osgEarth的Rex引擎原理分析(七十九)如何加载百度、高德、谷歌、微软的在线地图

目标:(七十八)中的问题155

瓦片生成后,就是一堆图片。怎么对这堆图片进行编号,是目前主流互联网地图商分歧最大的地方。总结起来分为四个流派:

  • 谷歌XYZ:Z表示缩放层级,Z=zoom;XY的原点在左上角,X从左向右,Y从上向下。
  • TMS:开源产品的标准,Z的定义与谷歌相同;XY的原点在左下角,X从左向右,Y从下向上。
  • QuadTree:微软Bing地图使用的编码规范,Z的定义与谷歌相同,同一层级的瓦片不用XY两个维度表示,而只用一个整数表示,该整数服从四叉树编码规则
  • 百度XYZ:Z从1开始,在最高级就把地图分为四块瓦片;XY的原点在经度为0纬度位0的位置,X从左向右,Y从下向上。

下图显示了前三个流派在zoom=1层级上的瓦片编号结果:

clipboard.png

下表总结了中国主要地图商的瓦片编号流派,点击每个链接就可以获得一个对应编号的瓦片地图:

地图商 瓦片编码 图层 链接
高德地图 谷歌XYZ 道路 http://webrd02.is.autonavi.com/appmaptile?lang=zh_cn&size=1&scale=1&style=8&x=105&y=48&z=7
高德地图 谷歌XYZ 卫星 http://webst04.is.autonavi.com/appmaptile?style=6&x=843&y=388&z=10
谷歌地图 谷歌XYZ 道路 http://mt2.google.cn/vt/lyrs=m&hl=zh-CN&gl=cn&x=105&y=48&z=7
谷歌地图 谷歌XYZ 卫星 http://mt2.google.cn/vt/lyrs=s&hl=zh-CN&gl=cn&x=105&y=48&z=7
谷歌地图 谷歌XYZ 地形 http://mt0.google.cn/vt/lyrs=t&hl=zh-CN&gl=cn&x=420&y=193&z=9
OpenStreetMap 谷歌XYZ 道路 http://a.tile.openstreetmap.org/7/105/48.png
腾讯地图 TMS 道路

http://rt1.map.gtimg.com/realtimerender?z=7&x=105&y=79&type=vector&style=0

注:osgEarth中tms不是这样用的,而是http://readymap.org/readymap/tiles/1.0.0/7/,tms驱动会将xyz添加在链接后面,这里应该是以xyz的方式去获取tms瓦片

Bing地图 QuadTree 道路 http://r1.tiles.ditu.live.com/tiles/r1321001.png?g=100&mkt=zh-cn
百度地图 百度XYZ 道路 http://online4.map.bdimg.com/tile/?qt=tile&x=98&y=36&z=9&;styles=pl&scaler=1&udt=20170406
百度地图 百度XYZ 交通 http://its.map.baidu.com:8002/traffic/TrafficTileService?level=19&x=99052&y=20189&time=1373790856265&label=web2D&;v=017

谷歌地图中:z即为瓦片的层次,0层覆盖全球;y为行,从上往下为0~2^z-1;x为列,从左往右依次为0~2^z-1

地址中mt0.google.cn为服务器地址,可用的包括mt1.google.cn、mt2.google.cn、mt3.google.cn等。

lyrs=s为地图类型,如下:

  • m:路线图
  • t:地形图
  • p:带标签的地形图
  • s:卫星图
  • y:带标签的卫星图
  • h:标签层(路名、地名等)

补充一个新的瓦片地图资源:http://map.geoq.cn/,里面有彩色、灰色、暖色和夜色版的中国地图,坐标为GCJ02。举例:http://map.geoq.cn/ArcGIS/rest/services/ChinaOnlineStreetWarm/MapServer/tile/{z}/{y}/{x}

earth文件是XML格式的,里面是禁止使用"<" 字符和"&"字符的。对于上面的url地址中是存在&这些字符的,因此要进行替换。转义字符不合法的XML字符必须被替换为相应的实体,否则会不进行识别处理,直接忽略掉。

下面是五个在XML文档中预定义好的实体:

&lt;

小于号

&gt;

大于号

&amp;

&

&apos;

'

单引号

&quot;

"

双引号

高德道路地图为:

<image name="mapbox_satellite" driver="xyz">
        <url>http://webrd02.is.autonavi.com/appmaptile?lang=zh_cn&amp;size=1&amp;scale=1&amp;style=8&amp;x={x}&amp;y={y}&amp;z={z}</url>
        <profile>spherical-mercator</profile>
</image>

高德卫星地图为:

<image name="mapbox_satellite" driver="xyz">
        <url>http://webst04.is.autonavi.com/appmaptile?style=6&amp;x={x}&amp;y={y}&amp;z={z}</url>
        <profile>spherical-mercator</profile>
</image>

谷歌交通地图为:

<image name="mapbox_satellite" driver="xyz">
        <url>http://mt2.google.cn/vt/lyrs=m&amp;hl=zh-CN&amp;gl=cn&amp;x={x}&amp;y={y}&amp;z={z}</url>
        <profile>spherical-mercator</profile>
</image>

谷歌卫星地图为:

<image name="mapbox_satellite" driver="xyz">
        <url>http://mt2.google.cn/vt/lyrs=s&amp;hl=zh-CN&amp;gl=cn&amp;x={x}&amp;y={y}&amp;z={z}</url>
        <profile>spherical-mercator</profile>
</image>

谷歌地形为:加不加scale都显示异常,高程值过大,是不是单位有问题

<elevation name="googleterrain" driver="xyz">
        <url>http://mt0.google.cn/vt/lyrs=t&amp;scale=2&amp;hl=zh-CN&amp;gl=cn&amp;x={x}&amp;y={y}&amp;z={z}</url>
        <profile>spherical-mercator</profile>
</elevation>

OpenStreetMap地图为(需要curl支持ssl):

<image name="mapbox_satellite" driver="xyz">
        <url>https://a.tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png</url>
        <profile>spherical-mercator</profile>        
</image>

腾讯地图为(奇怪,通过浏览器读到的图片类型是jpeg,通过osgearth读到的是png?????实际情况是字节流是jpeg格式的,但是给的内容类型描述为png,典型的挂羊头卖狗肉,改进方法是职能识别图片类型,而不是像rex那样根据内容类型描述):

osgEarth/HttpClient.cpp
ReadResult
HTTPClient::doReadImage(const HTTPRequest&    request,
                        const osgDB::Options* options,
                        ProgressCallback*     callback)
{
    //这里这是根据response中的mimeType来确定用哪种格式的读写方式,所以是有问题的
    osgDB::ReaderWriter* reader = getReader(request.getURL(), response);
}

于比较常用的图片格式Png、Jpg、Gif、Bmp,我们需要针对不同的图片格式使用不同的控件来显示,这里就有一个来解析图片格式的问题。我们不能单纯的用文件后缀名.png、.jpg、.jpeg、.gif、.bmp来区分图片格式,因为实际上我们可以直接修改图片后缀名,修改后缀名并不能修改图片的格式,图片还是保持它原来的格式。
  图片文件的格式结果中,在头部信息(一般都会在图片文件最开始的几个字节)中都会包含图片的格式信息。下面就列车常用的这几种格式图片的头部信息标识(十六进制)。
  1.Png图片文件包括8字节:89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A。即为 .PNG….。 
  2.Jpg图片文件包括2字节:FF D8。
  3.Gif图片文件包括6字节:47 49 46 38 39|37 61 。即为 GIF89(7)a。
  4.Bmp图片文件包括2字节:42 4D。即为 BM。

      根据图片问题头标识信息我们可以能很方便的判断出文件的格式

<image name="mapbox_satellite" driver="xyz">
        <url>http://rt1.map.gtimg.com/realtimerender?z={z}&amp;x={x}&amp;y={y}&amp;type=vector&amp;style=0</url>
        <profile>spherical-mercator</profile>        
</image>

百度道路图(能加载显示,但不正确,因为百度的瓦片分割和xyz是不一样的):

<image name="mapbox_satellite" driver="xyz">
        <url>http://online4.map.bdimg.com/tile/?qt=tile&amp;x={x}&amp;y={y}&amp;z={z}&amp;;styles=pl&scaler=1&amp;udt=20170406</url>
        <profile>spherical-mercator</profile>        
</image>

百度交通图:

国内的经纬度有三套系统:

  • WGS84:为一种大地坐标系,也是目前广泛使用的GPS全球卫星定位系统使用的坐标系。
  • GCJ02:又称火星坐标系,是由中国国家测绘局制订的地理信息系统的坐标系统。由WGS84坐标系经加密后的坐标系。
  • BD09:为百度坐标系,在GCJ02坐标系基础上再次加密。其中bd09ll表示百度经纬度坐标,bd09mc表示百度墨卡托米制坐标。

使用OpenStreetMap的坐标为WGS84;使用高德地图、腾讯地图、天地图的坐标为GCJ02;使用百度地图的坐标为BD09;谷歌地图和Bing地图的中国部分采用了高德地图的数据,所以坐标为GCJ02。

WGS84的坐标转化为GCJ02的坐标是单向的,即WGS84的坐标能够准确地变换为GCJ02坐标;但GCJ02坐标转换为WGS84时会存在精度损失。

GCJ02的坐标和BD09的坐标转换是双向的,转换规则可以参考下面的python代码:

import math

x_pi = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0

def amapcoor2bmapcoor(amap_lon, amap_lat):
    x = amap_lon
    y = amap_lat
    z = math.sqrt(x * x + y * y) + 0.00002 * math.sin(y * x_pi)
    theta = math.atan2(y, x) + 0.000003 * math.cos(x * x_pi)
    bmap_lon = z * math.cos(theta) + 0.0065
    bmap_lat = z * math.sin(theta) + 0.006
    return (bmap_lon, bmap_lat)

def bmapcoor2amapcoor(bmap_lon, bmap_lat):
    x = bmap_lon - 0.0065
    y = bmap_lat - 0.006;
    z = math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * math.sin(y * x_pi);
    theta = math.atan2(y, x) - 0.000003 * math.cos(x * x_pi);
    amap_lon = z * math.cos(theta);
    amap_lat = z * math.sin(theta);
    return (amap_lon, amap_lat)

rex引擎加速绘制的一点思路:瓦片在一定可视域范围内才进行绘制,而不是以瓦片和视点的距离计算。这样可以减少每帧绘制的瓦片数量。osgEarth也是这么做的,不可见的TileNode就不会被裁剪:

osgEarthDrivers/engine_rex/TileNode.cpp
bool
TileNode::cull(TerrainCuller* culler)
{
    EngineContext* context = culler->getEngineContext();

    // Horizon check the surface first:
    if (!_surface->isVisibleFrom(culler->getViewPointLocal()))
    {
        return false;
    }
}

另一条思路:加载瓦片高程、影像资源的线程,能够根据当前视点内的瓦片,优先加载这些瓦片的资源,也就是每帧都要按照视点位置进行资源优先级排序,而不是按照请求产生的顺序来顺序加载。也就是地形资源是按请求顺序加载的,而不是按照当前视点范围内优先加载的

rex引擎的优点有哪些?

global-mercator与spherical-mercator的区别?是一回事

osgEarthUtils/TMS.cpp
const Profile*
TileMap::createProfile() const
{
    else if (getProfileType() == Profile::TYPE_MERCATOR)
    {
        profile = osgEarth::Registry::instance()->getSphericalMercatorProfile();
    } 
}

else if (profile == "global-mercator") tileMap->setProfileType( Profile::TYPE_MERCATOR );

网络加载资源的过程:

通过curl加载网络资源,提示CURLE_UNSUPPORTED_PROTOCOL,这是由于在编译curl时未选择CMAKE_USE_WINSSL开关

待继续分析列表:

9、earth文件中都有哪些options((九)中问题)

10、如何根据earth文件options创建不同的地理信息引擎节点((九)中问题)

11、rex地理信息引擎的四梁八柱((九)中问题)

12、osgEarth::TerrainEngineNode中setMap方法作用((十二)中问题)

13、RexTerrainEngineNode中_mapFrame的作用((十二)中问题)

14、地形变形(Terrain morphing)((十二)中问题)

15、地球瓦片过期门限的含义((十二)中问题)

16、高分辨率优先的含义((十二)中问题)

17、OSGEARTH_DEBUG_NORMALS环境变量的作用((十二)中问题)

18、活跃瓦片寄存器的作用((十二)中问题)

19、资源释放器子节点的作用((十二)中问题)

20、共享几何图形池子节点的作用((十二)中问题)

21、分页瓦片加载器子节点的作用((十二)中问题)

22、分页瓦片卸载器子节点的作用((十二)中问题)

23、栅格化器子节点的作用((十二)中问题)

24、地形子节点的作用((十二)中问题)

25、绑定渲染器的作用((十二)中问题)

26、地图回调函数的作用((十二)中问题)

27、如何将地图图层添加到rex引擎中((十二)中问题)

28、选择信息的作用((十二)中问题)

29、瓦片包围盒修改回调函数的作用((十二)中问题)

30、刷新rex引擎((十二)中问题)

31、刷新边界作用((十二)中问题)

32、osgEarth::Metrics类的意义((十四)中问题)

33、请求合并队列_mergeQueue((十四)中问题)

34、分页瓦片加载器在更新遍历时对请求处理过程((十四)中问题)

35、分页瓦片加载器在更新遍历时对已处理请求裁剪过程((十四)中问题)

36、已处理的请求队列_requests((十四)中问题)

37、DatabasePager中的_fileRequestQueue和_httpRequestQueue((十六)中问题)

38、瓦片请求的生成到处理过程详解((十六)中问题)

39、瓦片节点TileNode的创建过程((十七)中问题)

40、request请求加载瓦片优先级的含义((十七)中问题)

41、request的_internalHandle的作用((十七)中问题)

42、DatabaseRequest中_objectCache含义((十七)中问题)

42、osgEarth的多线程分析((十七)中问题)

43、osgEarth的缓存及其结构((十七)中问题)

44、DatabaseThread从缓存加载数据过程((十七)中问题)

45、DatabaseThread从文件加载数据过程((十七)中问题)

46、决定创建TileNode的时机条件((十七)中问题)

47、TerrainEngineNode的createTileModel过程详解((十七)中问题)

48、DatabaseThread中CompileSet的含义((十七)中问题)

48、PagerLoader的traverse过程详解((十七)中问题)

49、DatabaseThread的run过程详解((十七)中问题)

50、LoadTileData的invoke过程详解((十七)中问题)

51、TileNode的cull过程详解((十七)中问题)

52、遮罩生成器osgEarth::Drivers::RexTerrainEngine::MaskGenerator((十八)中问题)

53、RexTerrainEngineNode::traverse过程详解((十八)中问题)

54、TileNode节点下的场景树分析((十八)中问题)

55、地形瓦片大小尺寸和LOD的关系((十八)中问题)

56、TileNode的_tileKeyValue作用((十八)中问题)

57、TileNode的_morphConstants作用((十八)中问题)

58、TileNode的_stitchNormalMap作用((十八)中问题)

59、TileNode的_renderModel作用((十八)中问题)

60、初始化高程栅格过程详解((十八)中问题)

61、LoadTileData中的CreateTileModelFilter作用((十八)中问题)

62、TileNode节点何时会从场景树中移除((十八)中问题)

63、osgEarth::Map的Profile创建过程((二十)中问题)

64、osgEarth::TerrainTileModelFactory添加颜色层和影像层的区别((二十一)中问题)

65、osgEarth::PatchLayer修补层的作用((二十一)中问题)

66、osgEarth::TerrainLayer中的_memCache(osgEarth::MemCache)详解((二十一)中问题)

67、osgEarth::Layer::RenderType图层渲染类型的作用((二十一)中问题)

68、osgEarth::TerrainLayer中TileSource的作用((二十一)中问题)

69、earth文件没有设置高程图层会不会有默认高程层(高程均为0)((二十一)中问题)

70、TerrainTileModelFactory::addColorLayers过程详解((二十一)中问题)

71、TerrainTileModelFactory::addElevation过程详解((二十一)中问题)

72、osgearth中可能用到的几个全局实例对象(osgDB::Registry osgEarth::Registry osg::Timer osg::DisplaySetting)((二十三)中问题)

73、osgEarth::Map::addLayer过程详解((二十三)中问题)

74、TileNode::setDirty过程详解((二十三)中问题)

75、请求四个状态的含义(IDLE RUNNING MERGING FINISHED)((二十三)中问题)

76、什么时候删除TileNode节点,不会一直增加吧((二十三)中问题)

77、寄存器中请求状态活动记录的含义Registry::instance()->endActivity( req->getName() )((二十三)中问题)

78、瓦片TileNode的生命周期流程详解((二十三)中问题)

79、rex引擎如何将瓦片构造成地球形状((二十五)中问题)

80、高程、影像文件格式详解((二十五)中问题)

81、TileNode的merge过程详解((二十六)中问题)

82、osgEarth支持的空间参考坐标系详解(osgEarth::SpatialReference、osgEarth::CubeSpatialReference、osgEarth::TangentPlaneSpatialReference)((二十九)中问题)

83、osgEarth地球椭球体ellipsoid 大地基准面datum 地图投影Projection详解((二十九)中问题)

84、空间参考坐标系和坐标系统类型的关系(geocentric projected)((二十九)中问题)

85、proj4是什么((二十九)中问题)

86、为什么要删除设置过的垂直水准面((二十九)中问题)

87、osgEarth如何对投影坐标系和大地坐标系进行显示处理的((二十九)中问题)

88、TileNode的节点构成,一个surface、tilenode((三十)中问题)

89、MapFram和MapInfo的关系((三十)中问题)

90、ModifyBoundingBoxCallback的使用时机和场合((三十)中问题)

91、MapFrame为什么要单独存放高程层_elevationLayers,而不是放在图层_layers中((三十)中问题)

92、MapFrame和Map中高程池的作用osg::ref_ptr<ElevationPool> _elevationPool((三十)中问题)

93、osgEarth::Drivers::RexTerrainEngine::TileDrawable分析((三十)中问题)

94、请求读取地理信息失败会如何处理((三十二)中问题)

95、RexTerrainEngineNode的遍历过程详解((三十三)中问题)

96、osgEarth::Drivers::RexTerrainEngine::TerrainCuller的apply过程详解((三十三)中问题)

97、RexTerrainEngineNode的updateState过程详解 设置了很多着色器变量((三十三)中问题)

98、什么时候分配opengl资源((三十三)中问题)

99、TileNode释放opengl资源过程releaseGLObjects详解((三十三)中问题)

100、最近一次遍历的帧号和时间是怎么设置呢(在渲染遍历里),怎么就不会再渲染遍历该瓦片节点了((三十三)中问题)

101、osg::State和osg::StateSet的关系((三十四)中问题)

102、osgEarth::SpatialReference和osgEarth::Profile的关系((三十六)中问题)

103、osgEarth的Geographic、Geodetic、Geocentric和Project的关系((三十六)中问题)

104、TileNode绘制过程详解((三十七)中问题)

105、如何控制父子TileNode节点的显隐((三十七)中问题)

106、GeometryPool的createGeometry过程详解((三十七)中问题)

107、TileNode如何从地图中提取与其分辨率相适应的图像数据((三十七)中问题)

108、如何定制椭球体并进行椭球体间坐标转换((四十五)中问题)

109、Horizon Cull是什么意思((四十五)中问题)

110、osgEarth::Drivers::RexTerrainEngine::DrawState的作用((四十五)中问题)

111、osgEarth的线程分析((四十五)中问题)

112、从osgEarth到osg到Opengl((四十五)中问题)

113、osg::Program与osgEarth::VirtualProgram的关系((四十五)中问题)

114、rex引擎shader文件中的#pragma vp_entryPoint vp_location等含义((四十五)中问题)

115、rex引擎的着色器如何区分顶点和片段((四十五)中问题)

116、osg::Program是如何对着色器及其变量进行管理的((四十五)中问题)

117、osg的窗口是如何与opengl集成的((四十五)中问题)

118、osg是如何实现opengl的初始化的((四十五)中问题)

119、CGCS2000余WGS84坐标系的比较((四十六)中问题)

120、着色器代码文件到着色器程序的过程((五十一)中问题)

121、osgEarth::VirtualProgram默认出现在哪些位置((五十一)中问题)

122、rex引擎默认的几个着色器功能分析((五十一)中问题)

123、osgEarth::TileRasterizer功能详解((五十二)中问题)

124、osgEarth::ImageLayer如何使用VirtualProgram((五十二)中问题)

125、osgEarth::ShaderFactory osgEarth::ShaderLoader关系((五十四)中问题)

126、osgEarth::URI和osgEarth::URIContext的作用((五十四)中问题)

127、RexTerrainEngineNode中_renderBindings的作用((五十四)中问题)

128、Rex引擎如何给shader文件中的uniform变量赋值((五十四)中问题)

129、osgEarth中多个着色器的源代码的编译链接过程((五十四)中问题)

130、osgEarth::ShaderFactory osgEarth::ShaderLoader关系((五十四)中问题)

131、TileNode与DrawTileCommand的关系((五十五)中问题)

132、如何提取出指定范围的高程网格((五十五)中问题)

133、从earth文件加载高层图层的过程((五十五)中问题)

134、TerrainTileModel与TileRenderModel的关系((五十五)中问题)

135、EngineContext的作用((五十五)中问题)

136、几个uniformmap的关系((五十五)中问题)

137、DrawTileCommand中的采样器((五十五)中问题)

138、TileNode中的_surface(SurfaceNode)作用是什么((五十五)中问题)

139、stateset中的adduniform、setTextureAttribute等最后是如何反应到opengl上的((五十五)中问题)

140、状态树和渲染树的关系((五十五)中问题)

141、TileRenderModel中的RenderingPass和RenderBindings((五十五)中问题)

142、高程瓦片的绘制过程((五十五)中问题)

143、如何从高程影像变成高程网格((七十一)中问题)

144、osg::StateSet中的_binMode作用((七十二)中问题)

145、rex的瓦片高程影像和高程文件中的影像尺寸如何对应((七十二)中问题)

146、osgEarth::TerrainLayerOptions高程层选项中参数的含义((七十二)中问题)

147、从高程文件读取的高程信息如何填充rex的高程瓦片((七十二)中问题)

148、地图下载器实现原理((七十二)中问题)

149、RexTerrainEngineNode和TerrainCuller中_terrain的关系((七十二)中问题)

150、TileNodeRegistry和LayerDrawable中_tiles的关系((七十二)中问题)

151、rex引擎中绘制瓦片的调度过程原理((七十二)中问题)

152、晕眩图的制作与实现((七十八)中问题)

153、如何将高层场保存为tif、MBTiles等((七十八)中问题)

154、如何将tif和MBTiles进行格式转换((七十八)中问题)

155、如何加载百度、高德、谷歌、微软的在线地图((七十八)中问题)

156、osgEarth运行起来为什么很占CPU资源((七十九)中问题)

157、wmts与xyz、quadtree、tms的关系((七十九)中问题)

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