构建GIS地图常用知识

坐标系

地球是一个不规则的球体，为方便用平面的地图表示地球表面的现实世界，需采用椭球参数、投影方法等 把空间的球体 映射到平面图上，而平面图 对应的就是 二维的坐标系统。

坐标系统非常多，只要设立了坐标圆点、选择椭球参数、投影方式后，你也可以设立一套自已的一套坐标系统。在我国，为保密需要，各个地方政府保存的数据，采用的坐标系都是独立的地方坐标系统。

• WGS84 坐标系

  国际上常用的坐标系统是"WGS84" 坐标系，其原因在于美国部署的GPS （全球定位系统）是使用得最广泛的一套定位系统，而这套系统使用的就是 "WGS84" 坐标系，包括我们的手机gps 芯片未经处理直接返回的定位数据（但如果是手机厂商作了处理转换、或者采用百度 高德的SDK捕获的GPS坐标 则不一定是WGS84 坐标系下的，原因在于做了转换处理）、google 地图的数据采用的都是 "WGS84" 的坐标系统。也即WGS84 坐标系是

  • 国际标准，从专业GPS 设备中取出的数据的坐标系

  • 国际地图提供商使用的坐标系

• 火星坐标 (GCJ-02)也叫国测局坐标系

  • GCJ_02 坐标系是 国测局坐标系 的首字母简称，又被戏称为火星坐标系

  • 中国标准，高德地图采用的是这个坐标系统

  • 国家规定： 国内出版的各种地图系统（包括电子形式），必须至少采用GCJ-02对地理位置进行首次加密。

• 百度坐标 (BD-09)

  • 百度标准，百度 SDK，百度地图，Geocoding 使用

  • (本来就乱了，百度又在火星坐标上来个二次加密)

  • 百度地图专属的 坐标系统

 

坐标转换接口

• gps 坐标转换至 高德坐标

​ 从GPS设备上直接获取到的经纬度 为gps 坐标，可通过以下接口转换为高德坐标

​ 该接口可支持 baidu/mapbar/gps 坐标至高德坐标系下经纬度转换，详细参数说明及示例 可参见官网

• 地址 与经纬度互查接口

​ 当无经纬度时，可用标准化地址（XX 省XX市XX区（县）XX街道（镇）XX路XX 号）采用以下接口 标准地址转换 为高德坐标反查得到经纬度

​ 详细参数参见官网

• 各坐标转换脚本 支持js 和python 语言转换

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高德常用API

• marker类 创建点图标

• makercluster 类 点聚合插件

• map 类 地图类

• 提示： 高德API 文档还是比较清晰易读的，一般上的地图应用开发，根据开发文档都可以解决；在采用 makercluster 类时需要注意的是，聚合点的图标有个偏移量设置，需要进行适当的调整，不然会出现 图标的中心位置偏移的问题。

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开放的地图资源

• 数据类：

  • OpenStreetMap 开放的矢量地图资源（地图界的维基百科，精度要求及实时性可能满足不了商用要求）

  • 地理空间数据云（国内免费的卫星图像下载）

• 软件工具类

  • GDAL 栅格图（卫星图） 与矢量图操作库，满足一般性 的空间操作： 空间包含、空间重叠等操作，数据格式转换等，也可进行卫星图的裁剪切割

  • QGIS 地图显示软件，可满足一般性的查看地图 、图层叠加等操作。

  • GeoServer 是OpenGIS Web 服务器规范的J2EE实现的社区开源项目,利用GeoServer可以方便地发布地图数据,也就是说利用 GeoServer 你可以搭建一个地图服务器，只要你的数据全面、精细，可以创建一个类似于高德、百度的地图服务。

• 专业软件类：

  • ArcGIS（商业软件，正式版需要购买，国内有些破解版）

    美国Eris 公司发布的一个商业软件，也是当前功能最齐全 、最受欢迎的一个软件，可支持复杂的空间分析、图层叠加、路径选择、建模、生成地图图片（JPEG/png/em图等）。

    提供二次开发包，ArcEngine, 集成了ArcGIS几乎所有的功能， 也有服务器发布的开发服务提供，ArcServer。

  • SuperMap（国内的商业软件，超图公司发布）

    国内的一框功能与ArcGIS 类似的软件，也提供相应的二次开发包。

  • Envi （商业软件，正式版需要购买，国内有些破解版）

    国外的一款处理遥感图像的软件，常用功能：图像拼接、图像分类、图像增强等。

 

电子地图缩放原理简单介绍：

我们所看到的 百度、高德等电子地图到底是怎样实现缩放显示不同的内容的呢？

相信 大家都觉得很好奇，在平时使用 百度或者 高德 地图时，当你查看某个地方时，地图商返回给你的感觉就像是一张图片，实际上大家的感觉是对的，其实就是一张图片。

在进行缩放时，相当于你请求不同层级的图片，层级越大，图像细节越多，当网络顺畅或者本地缓存后，你会觉得缩放得很自如，好像这是一张不会失真的矢量图一样，其实不是，你看到的还是栅格图 也就是图片，只是多张图片间的切换没被你发觉而已。当网络较慢时，进行缩放时，有时你会看到屏幕是空白的，那就是因为图片没有加载过来。

那么，地图服务器那边又是怎么知道，我请求的是哪张图片呢？通过经纬度。经纬度有无限多个组合，难道一个经纬度组合对应着一张图片？那么就对应着无数张图片，这显然是不可能的。

实际上，图商采用的是一种 地图瓦片技术。所谓的地图瓦片，采用划定范围的经纬度 对应一张图片的方式，比如 我们刚才说的 一个经纬度组合 不可能对应着一张图片，因为图片量太大了，而且一个经纬度 也只是一个点，构不成线面。那么就让一张图片对应一个指定范围，比如图片1 对应着 （110,22）-- （115,23） 一个经纬度范围，那么当用户传递的经纬度为（111,21.5）时 服务器那边就知道回传 哪种图片给你了。

但是在同一个地方（同一个经纬度）返回的图片细节不一样，有的细节很丰富，可以看到楼块的轮廓，有的很粗略，只看到几个关键的建筑和主要道路，细节部分没有显示，这又是怎么一回事呢？

那么这里需要增加一个层级的参数，表示你要层级丰富的数据还是 粗略一点的数据，一般可以分成20个层级，从0 到20 ，细节丰富程度增加，同样大小的一张图片显示的范围大小递减； 反之也成立。

所以电子地图的显示原理的关键技术“地图瓦片”，就是经纬度 范围和 图片的映射关系，同时加上层级 这一参数，来控制一张图片对应的经纬度范围。这样子就实现了，电子地图的缩放功能。

上面是对地图瓦片技术的一点简单介绍，其中 经纬度 范围 和 瓦片的对应关系，要运用到 投影知识，当前互联网电子地图采用的基本是 墨卡托投影，关于投影知识，可以参照这篇博文。

另外感兴趣的话，也可以看看 根据经纬度、层级 是怎样 和瓦片进行映射的

 

 高德地图请求实例：lv=13  表示13层级，后面跟着的数字是 瓦片的编号(横向和 纵向）