地图瓦片文件的组织形式

原理

地图瓦片的基本原理：

1.每个瓦片文件大小为256*256像素。

2.地图的最小级别是0，这时候，整个世界地图是一张瓦片。根据Web-Mercator投影公式，经度[-180°,180°]，纬度[-85.051129°, 85.051129°]区间的数据被投影在一个256*256像素的正方形图片上。

Web墨卡托投影（英文名为Web mercator）坐标系，广泛应用与Google Map、Bing Map等电子地图投影中。它以整个世界范围，赤道作为标准纬线，本初子午线作为中央经线，两者交点为坐标原点，向东向北为正，向西向南为负。

谷歌瓦片地图规范坐标原点为东经180°，北纬85.05°，x轴向右，y轴向下。

3.级别越大，组成世界地图的瓦片数越多，可以展示的地图内容越详细。

4.某一级别下的地图瓦片是由它的上一层级的各瓦片切割成的4个瓦片组成，形成了瓦片金字塔。

5.瓦片通常都是png、tiff格式的，命名格式通常为z/x/y.png(.tiff)。

瓦片编号规则的不同流派

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。

注意：以下讲解图片，命名格式为 z/y/x。

图片来自：https://server.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/World_Imagery/MapServer/tile/{z}/{y}/{x}

0层：

0/0/0

1层：

将上图切割为

1/0/0    1/0/1  1/1/0  1/1/1

2层：

将上述4张图分别切割为

2/0/0      2/0/1     2/1/0     2/1/1

2/0/2     2/0/3     2/1/2      2/1/3

2/2/0     2/2/1     2/3/0     2/3/1

2/2/2    2/2/3     2/3/2      2/3/3

形成如下图形：

3层：

如下图示：

每一层的X、Y坐标最大值为 2^(level)-1，经纬度坐标(lng,lat)转瓦片坐标(tileX,tileY)的公式如下：

tileX=int( (lng+180)/360*2^z)

tileY=(1- arsinh(tan(lat*π/180))/π) *2^(z-1)

其中反双曲正弦函数arsinh(x)，等价于ln(x+(x^2+1)^0.5)。

瓦片坐标(tileX,tileY)转经纬度坐标(lng,lat)公式，计算结果为该瓦片对应的最小经度和最大纬度：

lng=tileX/2^z * 360-180

lat=arctan(sinh(π*(1-2*tileY/2^z)))*180/π

其中，双曲函数sinh(x)=(e^x-e^(-x))*0.5。

关于坐标转换，可参见：https://blog.csdn.net/sinat_41310868/article/details/115561425

每一层的图片数量如下：