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谷歌地图解析及ArcEngine加载谷歌地图方法

• 前言
• 1.简介
• 2.获取切片地址
• 3.经纬度与切片的相互转换
• 4.缩放级别Z的计算

• 4.1 比例尺比较法
• 4.2 最大切片数量法

• 5.结束语

前言

上一章介绍了ArcGIS加载天地图的方法。然后谷歌地图确是ArcGIS目前没有支持的，网上也有一些工具可以添加到ArcMap的toolbox中从而实现加载谷歌地图。那么在ArcEngine开发中，该如何实现谷歌地图的加载呢？具体代码下载，各位看官可戳这里 接下来将从实现原理展开介绍

1.简介

谷歌地图采用的是web墨卡托投影，坐标系为WGS84坐标系，为了方便忽略了两极变形较大的地区，把世界地图做成了一个边长等于赤道周长的正方形（赤道半径为6378137米），原点在正方形中心，即经纬度为（0,0）处。Web墨卡托投影的X，Y坐标取值范围为：[-20037508.3427892,20037508.3427892]，对应的经度取值范围为[-180,180]，对应的纬度范围则为[-85.05112877980659，85.05112877980659]

2.获取切片地址

打开谷歌地图，地址：http://www.rivermap.cn/google_view.html

点击F12，通过变化地图，可在后侧NetWork——All中检测到刚刚的操作访问到的网址，选择其中一个网址（也可直接双击打开），在右侧PreView可进行切片预览，点击Header，可获得该网址的具体信息（如下所示），其中Request URL即为我们需要下载的切片的地址。

众所周知，谷歌系列产品在国内向来不太友好，因此谷歌地图的切片地址也是有可能变化的，但是万变不离其中，类型标签与切片计算方法是基本不变的。

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）

2020年12月份左右，谷歌地图的各类地址规则如下

switch (type)
{
    case "地形":
        uri = new Uri($"http://mt3.google.cn/vt/lyrs=t@131,r@227000000&hl=zh-CN&gl=cn&x={x}&y={y}&z={z}&s=Galile");
        break;
    case "高程":
        //谷歌电子地图
        uri = new Uri($"http://mt3.google.cn/vt/lyrs=m@207000000&hl=zh-CN&gl=CN&src=app&x={x}&y={y}&z={z}&s=Galile");
        break;
    case "影像":
    default:
        uri = new Uri($"http://mt3.google.cn/vt/lyrs=y@126&hl=zh-CN&gl=cn&src=app&s=G&x={x}&y={y}&z={z}");
        break;
}

其中，x代表切片的横坐标，y代表切片的纵坐标，z代表缩放级别，mt3代表切片存储的服务器，我尝试过换成mt0,mt1,mt2结果其实都是一致的，只是不同服务器上的相同切片罢了，猜测谷歌地图采用的是一种并发访问机制。

然而，到了2021年，在写这篇博文时发现由于某些原因，谷歌地图貌似被禁了，访问慢不说（当然也不排除我的网速问题），切片请求地址也发生了变化，但是从下面两张图也可以发现，谷歌地图的访问地址是非常相似的，切换type标签基本上就够了，如果切换标签也无法获取切片，那么方法和上述一样，访问该类型的地图，用F12获取切片地址规律

3.经纬度与切片的相互转换

class GoogleTile
{
     public double x { get; set; }
     public double y { get; set; }
     public int z { get; set; }
     /// <summary>
     /// 经纬度转切片
     /// </summary>
     /// <param name="x"></param>
     /// <param name="y"></param>
     /// <param name="z"></param>
     /// <returns></returns>
     public static GoogleTile XyToTile(double x, double y, int z)
     {
         return new GoogleTile()
         {
             x = LonToX(x, z),
             y = LatToY(y, z),
             z = z
         };
     }
     /// <summary>
     /// 纬度转切片y
     /// </summary>
     /// <param name="lat"></param>
     /// <param name="zoom"></param>
     /// <returns></returns>
     public static double LatToY(double lat, int zoom)
     {
         return Convert.ToDouble(Math.Floor((1 - Math.Log(Math.Tan(lat * Math.PI / 180) + 1 / Math.Cos(lat * Math.PI / 180)) / Math.PI) / 2 * Math.Pow(2, zoom)));
     }
     /// <summary>
     /// 经度转切片x
     /// </summary>
     /// <param name="lon"></param>
     /// <param name="zoom"></param>
     /// <returns></returns>
     public static double LonToX(double lon, int zoom)
     {
         return Convert.ToDouble(Math.Floor((lon + 180) / 360 * Math.Pow(2, zoom)));
     }
     /// <summary>
     /// 切片x转经度
     /// </summary>
     /// <param name="x"></param>
     /// <param name="zoom"></param>
     /// <returns></returns>
     public static double XToLon(double x, int zoom)
     {
         return Convert.ToDouble(x / Math.Pow(2, zoom) * 360 - 180);
     }
     /// <summary>
     /// 切片y转纬度
     /// </summary>
     /// <param name="y"></param>
     /// <param name="zoom"></param>
     /// <returns></returns>
     public static double YToLat(double y, int zoom)
     {
         return Convert.ToDouble((Math.Atan(Math.Pow(Math.E, (1 - 2 * y / Math.Pow(2, zoom)) * Math.PI)) - Math.PI / 4) * 2 * 180 / Math.PI);

     }
 }

4.缩放级别Z的计算

4.1 比例尺比较法

20 : 1128.497220
19 : 2256.994440
18 : 4513.988880
17 : 9027.977761
16 : 18055.955520
15 : 36111.911040
14 : 72223.822090
13 : 144447.644200
12 : 288895.288400
11 : 577790.576700
10 : 1155581.153000
9  : 2311162.307000
8  : 4622324.614000
7  : 9244649.227000
6  : 18489298.450000
5  : 36978596.910000
4  : 73957193.820000
3  : 147914387.600000
2  : 295828775.300000
1  : 591657550.500000

上述为arcgis官网提供的谷歌地图缩放级别与比例尺的关系参考链接 可通过求当前比例尺与上述数组的差值，取最小差值对应的缩放级别

4.2 最大切片数量法

采用比例尺比较的方法，确实可以选出合适的切片，实现缩放效果，但是可能会导致需要加载的切片数量过多，加载缓慢，因此可以通过限制最大切片数量的方法进行加载，具体代码如下：

private void CalculateZ(ref GoogleTile pmin, ref GoogleTile pmax)
{
    var env = MapControl.ActiveView.Extent;
    //确保是比较的wgs84坐标系的环境
    if (MapControl.SpatialReference.Name != WgsRefer.Name)
    {
        var ref2 = CoorCalculate.GetRefByWkid(4326, true);
        env.Project(ref2);
    }
    for (var i = 22; i >= 0; i--)
    {
        pmin = GoogleTile.XyToTile(env.XMin, env.YMax, (int)i);
        pmax = GoogleTile.XyToTile(env.XMax, env.YMin, (int)i);
        //切片数量不大于3
        if (pmax.y - pmin.y < 3)
            break;
    }
}

5.结束语

由于某些原因，谷歌地图在国内的环境确实不算友好，经常出现无法访问的情况，因此，若是在项目中使用在线地图，还是建议大家支持国产的地图，如天地图，百度地图等。