Google 地图切片URL地址解析

一、Google地图切片的投影方式及瓦片索引机制

1.地图投影

Google地图采用的是Web墨卡托投影（如下图），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]。具体投影解释请参考墨卡托投影：

    
2.瓦片索引机制

Google 地图的索引机制是 TMS(Tile Map Service) 规范的一个变种，其地图瓦片如下图进行索引：

 Google 瓦片坐标系：把地球投影后形成的正方形划分为2 的 level(缩放级别) 次幂个地图瓦片，原点在左上角，类似于像素坐标系；详细解释参见Google Maps API 文档。

           

TMS瓦片坐标系：TMS与Google的地图瓦片切割方法相同，不同的是TMS的原点在左下角。

转换关系：TMS 与Google 坐标系的X 、Z是相等的，Y 的转换关系为：Y(TMS) +  Y(Google) = Math.pow(2，zoom) - 1

注：关于投影和瓦片索引机制强烈推荐阅读：Tiles à la Google Maps: Coordinates, Tile Bounds and Projection，文中详细分析了地图瓦片涉及各类坐标的转换关系及具体算法，包括瓦片坐标（Google、TMS、Bing QuadTree）、像素坐标、WGS84 经纬度、Mercator 投影平面坐标等。

3.地图缩放级别的分辨率与地图比例尺的关系

地图缩放级别的分辨率（Resolution），是指某缩放级别每个像素代表的实际距离；

地图比例尺(Scale)，是指某缩放级别图上一米代表的实际距离；

 

默认使用屏幕分辨率为96
算法：
dpi=96，即表示每英寸96像素，1英寸=2.54厘米。
比例尺与分辨率的关系：Scale=Resolution×每米的像素个数，
即有Scale = Resolution×(96*100)/2.54
则Resolution = Scale*2.54/(96*100)

二、Google地图瓦片地址解析

1.使用Google Chrome 打开Google地图界面，按F12打开  开发人员工具，如下图：

由图片左侧的url地址可见，只要正确解析地址中的四个参数（x , y , z , s）就可以获取到地图瓦片了。

下面是本人的分析思路：

1.四个参数的含义（x、y、z、s）：

x , y 是瓦片坐标系的坐标值，z代表缩放级别，s则共有八个字符：空字符和Galileo的七个字符。

x , y 的值在 z 增加时会按级数递增，而s 的值很可能是 x , y , z 三个参数组合后的从 0 到 7 的一个索引值。

x , y , z 组合后与 8 求余即可得到 s 的值。 

2.四个参数的关系：

• 当 x = 0 时，y 增 1 时，s会同时增 1，与 z 值无关。
• 当 y = 0 时，x 增 1 时，s会同时增3 ，与 z 值无关。
• 从上面两条可以得出，x , y 很可能以 3*x + y 的方式组合，然后与 8 求余即得 s。

推测公式为：（ 3*x + y ）%8 = s 

3.验证

随即抽取几个地址，取其中的 x , y , s代入第二步中的推测公式验证，果然如此。之后怎么折腾这些瓦片地址就看你了。影像地图只是前缀不一样而已。看来以后不用再为找合适的 Google 地图下载器折腾了，你懂的！

4.其它几个参数的含义

1) Google 地图使用了四个服务地址，即 http://mt ( 0—3).google.cn/......，都是可以用滴。

地图：http://mt2.google.cn/vt/lyrs=m@177000000&hl=zh-CN&gl=cn&src=app&。。。

影像底图：http://mt3.google.cn/vt/lyrs=s@110&hl=zh-CN&gl=cn&src=app&。。。

影像的叠加层：http://mt1.google.cn/vt/imgtp=png32&lyrs=h@177000000&hl=zh-CN&gl=cn&src=app&。。。

2) url地址中的 lyrs 表示的是图层类型，即瓦片类型，具体含义如下：

地图瓦片类型验证，直接修改lyrs参数的值即可：http://mt2.google.cn/vt/lyrs=y@258000000&hl=zh-CN&gl=CN&src=app&x=214130&y=114212&z=18&s=Ga

 

 

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）

 

3) 暂时未发现 "&s=..." 的意义，url有无此后缀都不影响瓦片地址的访问。

 

扩展阅读：

1.墨卡托投影经纬度与平面坐标转换公式

后记：此文只是提供了一种方法，google 地图切片地址的算法及前缀都可能会不断调整。

三、GMap.NET 

GMap.NET - Great Maps for Windows Forms & Presentation

 

一个非常强大的开源地图项目（winform版），对于解析Google等地图服务的算法相当不错。

GMap.NET is great and Powerful, Free, cross platform, open source .NET control. 

Enable use routing, geocoding, directions and maps from Coogle, Yahoo!, Bing, OpenStreetMap, ArcGIS, Pergo, SigPac, Yandex, Mapy.cz, Maps.lt, iKarte.lv, NearMap, OviMap, CloudMade, WikiMapia in Windows Forms & Presentation, supports caching and runs on windows mobile!

ps：2015.5.15增加了url相关参数的描述；