瓦片地图原理

GIS介绍

地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。和维护性。

常见类型
WebGIS
MoblieGIS
GIS System Platform （军事、专业桌面程序等）

GIS的功能
定位、导航、跟踪、轨迹、规划等
GIS的用途
农业、林业、国土资源、地矿、军事、交通、测绘、水利、广播电视、通讯、电力、公安、社区管理、教育、能源等

普通地图分类

• 按照比例尺大小

1. 大比例尺地形图：1：5千—1：2.5万比例尺地形图 （1cm：5k cm — 1cm：25k cm）
2. 中比例尺地形图：1：5万—1：25 万比例尺地形图
3. 小比例尺地形图：1：50万-1：100万比例尺地形图
4. 我国称1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万、1：100万七种比例尺普通地图为国家基本比例尺地形图

• 按照用途
  参考图、教学图、地形图、航空图、海图、海岸图、天文图、交通图、旅游图等
• 按照制图区域范围
  世界图、半球图、大洲图、大洋图、大海图、国家（地区）图、省区图、市县图、乡镇图等
• 数据类型
  数字线划图（DLG）
  数字栅格图（DRG）
  数字正射影象图（DOQ）
  数字高程模型（DEM）
• 实现方式
  瓦片地图：由一张一张的正方形小图片拼接成的地图。
  矢量地图：根据矢量数据，绘制出来的地图。

地图数据类型

数字线划图
数字线划地图(DLG, Digital Line Graphic)：是与现有线划基本一致的各地图要素的矢量 数据集，且保存各要素间的空间关系和相关的属性信息。

数字线划图.png

数字栅格图

数字栅格图.png

数字正射影像图

数字正射影像图.png

数字高程模型

数字高程模型.png

瓦片地图原理

瓦片
指将一定范围内的地图按照一定的尺寸和格式，按缩放级别或者比例尺，切成若干行和列的正方形栅格图片，对切片后的正方形栅格图片被形象的称为瓦片（Tile）。

瓦片.png

地图瓦片.png

层次模型
瓦片地图金字塔模型是一种多分辨率层次模型，从瓦片金字塔的底层到顶层，分辨率越来越低，但表示的地理范围不变。

地图瓦片金字塔模型.png

地图瓦片层级关系.png

地图坐标系

• 经纬度坐标系
• 像素坐标系
  像素坐标系，也可以成为屏幕坐标系，像素坐标系和地图的经纬度坐标系存在对应关系，屏幕上的每一个像素都对应一个经纬度点位置。 不同缩放级别下，像素坐标系和经纬度坐标系的对应关系是不同的。
• 投影坐标系
  投影坐标系在GIS系统中非常的重要，作用是将经纬度坐标系和屏幕的像素坐标系关联起来。理解投影坐标系也是GIS系统研究中的一个重要环节。

地图投影
地图投影是利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体，故其表面是一个不可展平的曲面，所以运用任何数学方法进行这种转换都会产生误差和变形，为按照不同的需求缩小误差，就产生了各种投影方法。

地图投影示意及分类图.png

常见的投影类型

1. 高斯-克吕格投影
2. 斜轴等面积方位投影
3. 双标准纬线等角圆锥投影
4. 等差分纬线多圆锥投影
5. 正轴方位投影
6. 墨卡托投影（正轴等角圆柱投影）

墨卡托投影
墨卡托投影，是正轴等角圆柱投影。由荷兰地图学家墨卡托(G.Mercator)于1569年创立。假想一个与地轴方向一致的圆柱切或割于地球，按等角条件，将经纬网投影到圆柱面上，将圆柱面展为平面后，即得本投影。等角条件是使地球面上微分区域内两个方向的夹角投影到平面以后，保持角度不变的条件。
百度地图和Google Maps使用的投影方法都是墨卡托投影。

墨卡托投影示意图.png

墨卡托投影结果区域图.png

投影结果

1. 图中红色矩形区域是真实投影结果。
2. 图中蓝色正方形区域，是数学计算区域。
3. 正方形的边长是赤道周长。
4. 纵轴方向，纬度的变化是非线性的。
5. 横轴方向，经度的变化是线性的。
6. 横轴和纵轴方向，投影区域和都比真实区域大， 处于拉伸状态。

墨卡托投影坐标算法

墨卡托坐标算法.png

手机与地图的位置关系

手机与地图的位置关系.png