WebGIS中的坐标系和瓦片地图

本文主要介绍坐标系和瓦片地图的相关知识， 他们是进行WebGIS开发的基础。

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坐标系分为地理坐标系和投影坐标系，他们的定义如下：

地理坐标系 （Geographic Coordinate System）：

    是使用三维球面来定义地球表面位置，以实现通过经纬度对地球表面点位引用的坐标系。包括角度测量单位、本初子午线和参考椭球体三部分。

投影坐标系 （Projection Coordinate System）：

    是使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。它由地理坐标系和投影方法两个要素所决定。

    地球表面是崎岖不平的，人们为了精确表示地球表面的位置，引入了 旋转椭球体 的概念。即用一个规则的旋转椭球体去逼近真实的地球表面。一个旋转椭球体的参数主要有以下三个:长半轴、短半轴、扁率。定义了这三个参数，也就唯一确定了一个旋转椭球体。

    定义了椭球体的形状后，还需要确定椭球体的位置。椭球体表面与真实地球表面存在差异，并且在世界的不同地区，这种差异也不尽相同。因此椭球体的定位直接决定了地理坐标与真实位置的误差。椭球体定位就是需要确定 大地基准面 ，从而确定椭球体与地球的相对位置。有以下两类大地基准面：

    确定了旋转椭球体的 形状 和 位置 ，那么地理坐标系的基础就确定了。接下来需要定义地球上任意一点的地理坐标表示方法。

    地理坐标，就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法：天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。其中使用较多的是大地经纬度，其使用大地坐标（L,B,h）表示地面点在椭球面上的位置三个要素，他们的定义如下：

图示：

    这样就完成了地理坐标系的定义，地球上任意一点都能获得经纬度坐标了。

    在椭球面上表示的地球上物体的坐标，会给实际使用带来一些麻烦。更多的时候我们希望将地物展现在平面上，这时就需要引入投影坐标系的概念。

    在地球椭球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为 地图投影 。

    地图投影的一般公式为：x = F(λ，φ), y = G(λ，φ)

    确定了投影方法后，也就确定了函数F和G，只要知道地面点的经纬度（λ，φ），便可以在投影平面上找到相对应的平面位置（x，y）。

投影方法有以下几类：

    以上两种方法都要进行分带投影。即按一定的间隔选取经线作为投影的中央经线，中央经线两侧一定范围内的地区按所选中央经线进行投影。这样做的目的是减小投影变形，方便在工程中使用。

具体的投影方法请点击小标题查看。

    选择一个地理坐标系，以及一个地图投影方法，就唯一确定了一个投影坐标系，从而可以使用平面坐标表示地球上物体的位置了。

    在Web地图领域，使用最为广泛的坐标系统就是 WGS84 Web Mercator 。谷歌地图、Virtual Earth、Bing Maps、百度地图、Mapabc、ArcGIS Online等都是采用这种坐标系。作为一个投影坐标系，需要两个基本的要素，一个是地理坐标系，还有一个是投影方法。我们分别来看：

    从名字可以看出，WGS84 Web Mercator坐标系采用的地理坐标系是WGS84坐标系，它属于地心坐标系，坐标系的原点位于地球质心，其基本参数如下：

    从名字上可以看出，WGS84 Web Mercator坐标系的投影方法和Mercator（墨卡托）投影有关，但是这个投影方法和不是标准的墨卡托投影。他们之间的区别在于，WGS84 Web Mercator在投影时将地球椭球当做圆球看待，这会导致本来是等角投影的墨卡托投影变得不再等角了，而是近似等角，也就是出现角度变形。

    以赤道为标准纬线，以本初子午线为中央经线，分别得到X轴和Y轴。两者的交点设为原点，规定纬度向北为正，向南为负；经度向东为正，向西为负。

对应于经纬度的范围就是：

    讨论坐标系不得不提到EPSG，EPSG的英文全称是European Petroleum Survey Group，中文名称为欧洲石油调查组织。这个组织成立于1986年，2005年并入IOGP(International Association of Oil Gas Producers)，中文名称为国际油气生产者协会。EPSG对几乎所有常用的坐标系统都进行了编号，统一了坐标系的表示，于是我们经常会看到使用EPSG编号来指代某一坐标系。

以下是几个常用坐标系的EPSG编号和单位：

    至于为何WGS84 Web Mercator有两个编号，这里面还是有一段故事的，可以去 这里 查看。

    查询全部的EPSG编号和详细信息请访问 EPSG官网 。

    互联网地图服务，常常通过采用构建瓦片地图的方式，加快用户的访问，减少数据传输量。具体而言，瓦片地图就是对投影后的地图在不同尺度（层）下进行切片，每个尺度得到的地图切片数量不同、表示范围不同、详细程度不同，但是图片的尺寸相同（一般为256*256），最终构成一个“瓦片金字塔“”。根据用户所浏览的区域范围，自动确定所要返回的切片层级，在满足用户查询需求的同时，保证了地图传输的效率。

    在投影坐标系的选择上，目前主流的地图服务提供商基本都选择的是WGS84 Web Mercator坐标系。但是在如何对投影后的地图进行切片并编号时，不同厂商之间存在较大的差异。

    以地图左上角为原点，X轴向右，Y轴向下，从0开始分别进行编号。Z的取值范围为[0, 18]，在第z级别，x,y方向的瓦片个数均为：2 z 个，即x,y取值范围是[0 , 2 z -1]。

    WMTS较为特殊，WMTS中的TileMatrix对应于z，TileRow对应于y，TileCol对应于x。编号方式和谷歌与OSM相同。

    以地图左下角为原点，X轴向右，Y轴向上，从0开始分别进行编号。Z的编码规则与谷歌地图相同。

z=1时，这两种瓦片的编号如下图所示。

    微软Bing地图Z的编码规则与谷歌相同，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（QuadTree）。

    百度地图的瓦片定义的方式比较独特，原点的位置在经纬度都为0的地方，X向左为正，向右为负；Y向上为正，向下为负。切分的方式不像上述3种方法在每一级进行二等分，而是通过定义每一级的 地图分辨率 ，确定每一级应该划分的行列数。地图分辨率的表达式为：2 18-z ，其含义是每个像素所对应的实际长度。由此，可得每一级应该划分的行列数为：2πR/(256*2 18-z )，其中R为地球的半径，单位是米。

参考：

    本文记录了与WebGIS相关的坐标系和瓦片地图的知识，说明了他们直接的相互关系。希望WebGIS开发者有所帮助。

什么是瓦片式的地图（gIs中的名词）

就是渲染后的图片，按照一定的规则结合比例尺切成小的图片，这些图片就叫做瓦片。

google地图等通用的互联网地图都是采用瓦片技术。

特点是速度快，渲染效果好。

GIS开发：请问ARCGIS MAP开发有哪些技术？什么是瓦片技术？

马上要做项目，这些各有好坏啊，都是主流开发方式啊，看看你是打算做什么，桌面软件还是网站，业务系统还是演示系统，都是有区别的，还有ArcGIS入门不是太简单，最好找个专业人员加入团队。

瓦片技术是对于地图分层切片，方便在网络上进行传输的技术，一般开发都不涉及这个，都是采用地图服务器的默认设置啊

具体什么项目才决定了技术路线，最好是把这个明确了，才能保证大方向不偏离

SuperMap系列——GIS数据之地图瓦片

一、 前言

在古代，地图主要用军事和水利勘测，随着科技的发展，现如今地图已应用于各行各业，融入到百姓的生活当中。目前，地图包含的内容越来越丰富，范围也越来越广，并且常用在WebGIS中，每次前端请求出图，都需要服务器出图，导致服务器压力大，出图慢等问题，而利用瓦片地图技术可以很好的解决这个问题。那什么是地图瓦片呢？地图瓦片是包含了一系列比例尺、一定地图范围内的地图切片文件。地图瓦片按照金字塔结构组织，每张瓦片都可通过级别、行列号唯一标记。在平移、缩放地图时，浏览器根据金字塔规则，计算出所需的瓦片，从瓦片服务器获取并拼接。地图瓦片，是一种改善地图浏览用户体验的优化策略。地图瓦片金字塔结构示意图如下：

二、 切地图瓦片

在iDesktop中支持生成地图瓦片，若在执行切图过程中意外中断切图，可以进行续传瓦片；另外，在使用地图瓦片的过程中，如果地图服务数据发生变更，支持通过更新/追加功能更新地图服务中的变更的数据。为了使体量大的数据高效切地图瓦片，iDesktop不仅支持单任务生成地图瓦片，还是支持多任务生成地图瓦片。切地图瓦片的过程如下：

1、 配置地图

在切地图瓦片之前需要准备好地图数据，即可以在iDesktop中配置好地图并保存。

2、 单任务生成地图瓦片

是指在一台机器上只启动单个进程完成切图任务，适用于数据量较小的切图情况，具体操作步骤如下：

（1） 新建切图任务

在工作空间管理器中选择需要生成地图瓦片的地图，右键鼠标，在右键菜单中选择“生成地图瓦片（单任务）”项。弹出“生成地图瓦片（单任务）”对话框。可选择三种单任务切图方式：新建切图任务、更新/追加瓦片、续传/恢复瓦片。此处选择“新建切图任务”项。

（2） 设置切图参数

在“单任务：生成地图瓦片”对话框中设置生成瓦片的比例尺、名称、存储类型、瓦片范围、索引范围等参数。如下图所示：

三、 结语

在地图的使用过程中，地图瓦片能很大的提升地图性能，而在地图的数据量大时，多机多线程切瓦片对于项目的进程也很重要。

本文名称：瓦片地图技术桌面gis 瓦片地图是什么
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