c# 基于GMap.NET实现电子围栏功能（WPF版）

前言 

GMap.NET是一个强大、免费、跨平台、开源的.NET控件。分为WPF和winform版。GMap.NET的基本知识不做过多介绍，本文主要介绍如何使用该控件实现电子围栏功能。

电子围栏主要有两个功能模块：界面展示围栏区域，判断人员出入围栏的逻辑。GMap.NET的WPF版本功能并不强大，实现一些复杂的功能就只能发掘WPF的潜力了。GMap.NET给我们提供了一个基本的平台，必须熟练掌握WPF才能开发出复杂gis产品。

围栏区域界面显示

1 认识 GMapMarker

　　GMapControl是地图的主容器；地图就是多个图片拼接而来，这个图片组成GMapControl的底图。底图之上点缀用户自定义的控件。用户自定义控件必须通过GMapMarker间接添加进来，看下面代码：

GMapMarker maker = new GMapMarker(ptLatLng);
 //UserControlFence用户自定控件
 _ctrlCurrentFence = new UserControlFence() { Marker = maker, MapCtrl = MainMap };
 _ctrlCurrentFence.FenceInfo = CreateFenceInfoModel();

 maker.Shape = _ctrlCurrentFence;
 this.MainMap.Markers.Add(maker);

GMapMarker 的定义也不复杂：

public class GMapMarker : INotifyPropertyChanged
{
    public object Tag;
 
    public GMapMarker(PointLatLng pos);
 
    public UIElement Shape { get; set; }
    public PointLatLng Position { get; set; }
    public GMapControl Map { get; }
    public Point Offset { get; set; }
    public int LocalPositionX { get; }
    public int LocalPositionY { get; }
    public int ZIndex { get; set; }
 
    public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;
 
    public virtual void Clear();
    protected void OnPropertyChanged(string name);
    protected void OnPropertyChanged(PropertyChangedEventArgs name);
}

一个GMapMarker关联一个gps坐标，同时可以显示一个控件（Shape ）；为什么在Shape外面包含一个marker？maker主要功能就是将控件钉到GMapControl的一个点。当地图移动时，maker会做相应的移动，maker移动会带动shape移动。所以，我们只管把shape内部处理好就行了，不用管地图移动。maker的作用不大，并不能帮我们实现复杂的功能；Shape才是我们施展拳脚的地方。

2 用户控件实现画图

在控件中UserControlFence实现电子围栏的绘制，该控件会关联到maker的shape。UserControlFence控件以Grid（name为gridRoot）布局；WPF的Path可以实现任意图像的绘画，首先要将Path加入到Grid。我们的输入是多个gps点坐标，怎么能转换成Path上各个点坐标？ 这需要经过多次转换；

Point ToCtrlPoint(PointLatLng gpsPoint)
  {
   //转换成GMap.NET控件坐标
   GPoint ptOfMapCtrl = MapCtrl.FromLatLngToLocal(gpsPoint);

   //GMap.NET控件坐标要转换成 控件相对于直接父面板的坐标
   Point ptToMapCtrl2 = new Point(ptOfMapCtrl.X, ptOfMapCtrl.Y);
   //转成屏幕坐标
   Point ptOfScreen = MapCtrl.PointToScreen(ptToMapCtrl2);
   //转换成相对于gridRoot的坐标
   Point ptOfParentPanel = gridRoot.PointFromScreen(ptOfScreen);

   return ptOfParentPanel;
  }

转换过程就是：相对于Map控件坐标-->屏幕坐标-->相对于Grid的坐标。因为Path是Grid的Child，最后的坐标也是相对于Grid的坐标。用该坐标绘制Path，就是电子围栏的区域；

Path的Data是Geometry，生成Geometry函数如下：

private PathGeometry CreatPath()
  {
   if (_listPoints.Count <= 1)
   {
    PathRouteLine.Data = null;
    return null;
   }

   List listPt = ListWndPoint;

   PathFigure pathFigure = new PathFigure();
   pathFigure.StartPoint = listPt[0]; //起始点
   pathFigure.IsClosed = true;

   for (int i = 1; i < listPt.Count; i++)
   {
    //加入线段
    LineSegment line = new LineSegment() { Point = listPt[i] };
    pathFigure.Segments.Add(line);
   }

   PathGeometry geometry = new PathGeometry();
   geometry.Figures.Add(pathFigure);
   return geometry;
  }

这样就完成电子围栏的区域绘制。还有一点要注意：当地图缩放时，必须重新绘制。地图缩放比例不同，绘制区域大小也会改变（形状不会变）。只需要监视地图控件的事件 public event MapZoomChanged OnMapZoomChanged;就行。

出入电子围栏区域判断

该判断逻辑有多种实现方法，下面逐一介绍；

1 利用WPF的辅助函数 VisualTreeHelper.HitTest

 通过判断gps点坐标是否在控件内来判断。gps坐标先要转成控件点坐标（转换函数见前文）。函数实现比较简单；

private bool IsInFence(PointLatLng gpsPoint)
  {
   if (_listPoints.Count <= 2)
    return false;
   Point ptWnd = ToCtrlPoint(gpsPoint);

   HitTestResult result = VisualTreeHelper.HitTest(gridRoot, ptWnd);
   if (result == null || result.VisualHit==null)
    return false;

   bool hit = result.VisualHit == PathRouteLineInner;
   return hit;
  }

2 通过GraphicsPath、Region实现

 这是System.Drawing下的一组类，属于微软早期的类库；该类的点坐标还是float型，精度不高。对于gps坐标我先做了放大处理，如果不做处理误差会很大。

private bool IsInFence2(PointLatLng gpsPoint)
  {
   double rate = 100000; //由于float精度问题。对坐标放大处理，否则误差会很大。
   System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath pointPath = new System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath();
   System.Drawing.PointF[] points = _listPoints.Select(o => new System.Drawing.PointF((float)(o.Lng * rate), (float)(o.Lat * rate))).ToArray();
   pointPath.AddLines(points);
   pointPath.CloseFigure();
    
   System.Drawing.Region region = new System.Drawing.Region(pointPath);
   System.Drawing.PointF ptHit = new System.Drawing.PointF((float)(gpsPoint.Lng * rate), (float)(gpsPoint.Lat * rate));
   bool visible = region.IsVisible(ptHit);
   return visible;
  }

3 直接根据点坐标计算

 理论上这种方式效率是最高的，并且不依赖界面控件。但是这种方法不是微软提供的，准确性还需要验证。下面的函数是从网上找的，我对此计算结果做了验证，与前两种计算方法的结果一致的。

private bool IsInFence3(PointLatLng gpsPoint)
  {
   int count = _listPoints.Count;
   if (count < 3)
   {
    return false;
   }

   bool result = false;
   for (int i = 0, j = count-1; i < count; i++)
   {
    var p1 = _listPoints[i];
    var p2 = _listPoints[j];

    if (p1.Lat < gpsPoint.Lat && p2.Lat >= gpsPoint.Lat || p2.Lat < gpsPoint.Lat && p1.Lat >= gpsPoint.Lat)
    {
     if (p1.Lng + (gpsPoint.Lat - p1.Lat) / (p2.Lat - p1.Lat) * (p2.Lng - p1.Lng) < gpsPoint.Lng)
     {
      result = !result;
     }
    }
    j = i;
   }
   return result;
  }

后记

电子围栏区域绘制方法与轨迹回放、测距等处理有类似之处；GMap.Net为我们做的工作并不多，关键是要掌握处理这一类问题的精髓，做到举一反三，许多问题就会迎刃而解。

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