从零开始学GeoServer源码五（切片原理及自定义插件支持wms、wmts、tms）
前言：前四篇博文我们讨论了如何搭建GeoServer开发环境，如何调试，以及如何支持自定义插件。我们的最终目的是将MongoDB中影像切片发布出来，使其支持wms、wmts、tms，有了前几篇的铺垫，相信读者或多或少也会有了一些收获。本篇我们就讨论一下，要实现最终的目的，我们还需要做哪些工作。
目录
- 1.TMS（tiled map service）的分类
- 2.osgeo tms转为google tms
- 3.计算总行数
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- 3.1 EPSG:3857
- 3.2 EPSG:4326
- 3.对wms的影响
- 4.切片原理
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- 4.1 计算行列号的范围
- 4.2 计算切片在画布上的位置
- 5.总结
1.TMS（tiled map service）的分类
首先我觉得还是要说一说tms的分类，因为这涉及到我们要做的转换。tms有两种，一种是osgeo这个组织出的，这种tms的原点在左下角。mbtiles中存的影像切片,就是osgeo tms 标准的切片。
另一种是google公司出的，这种tms的原点在左上角，和ogc的标准协议wmts的原点是一致的。所以Google、Open Street Maps、ESRI等等，都采用的是这种。
2.osgeo tms转为google tms
通过上面两张图的对比，读者可以发现，行号反了，所以交换一下就行。假设原始osgeo tms的行号为 ** y**，层级为zoom。因为只是y值反了，那么只要计算出新的y值，假设为Y。
第一步首先要计算出总行数，假设总行数为：RowSum。
综上所述， 最后的转换公式为：
Y=RowSum-y-1 注意：不论行号还是列号，都是从0开始编号的
3.计算总行数
这里要声明，EPSG:4326和EPSG:3857每一级的行列号总数是不一样的。因为我们本期不是讲分辨率，所以就不展开细讲了，就直接给出结论。
3.1 EPSG:3857
每一级都是正方形，每一级都是瓦片个数都是4n,所以每一级行列总数都是2n ，所以
第0级 1行1列，
第1级 2行2列
第2级 4行4列
第3级 8行8列
。。。
3.2 EPSG:4326
第0级只有一块瓦片，从第1级开始，每一级都是矩形，每一级瓦片个数都是n行m列，m=2*n，所以：
第0级 1行1列，
第1级 1行2列
第2级 2行4列
第3级 4行8列
。。。
所以从第1级开始，每一级总行数都是2n-1 ，总列数都是2 * 2n-1
多提一句，熟悉cesium ion平台上 terrain 的同学都知道，cesium 的 terrain 规则就类似于这种规则，但是它稍稍有点不同，即舍弃掉了原本的第0级，把第1级作为第0级,很巧妙。
3.对wms的影响
首先我们来回顾一下wms的访问流程：
- 前端发起一个请求，请求中包括了一个地理范围
- 后端拿到这个范围以后计算所需要的行列号的范围
- 根据行列号的范围，两层for循环嵌套，拿到对应的切片
- 把这些切片拼接到一个画布上
- 计算这些切片对应的实际地理范围，一般这个范围都比请求的地理范围要大
- 两个范围取交集（李晓晖的博文中不是这么做的，他是平移左上角）
- 将取交集后的图片返回
以上就是整个wms的请求过程，为什么要专门说这里呢？因为坐标原点的不同会导致切片在画布上拼接时，画布y坐标的计算的不同。下面我们来详细讲。
4.切片原理
4.1 计算行列号的范围
要讲明白切片的拼接，首先就要能理解怎么根据经纬度计算行列号，其实计算行列号的原理很简单，那就是 总距离除以每一块切片所能表示的距离，我们以4326为例，即:
EPSG:4326所表示的经度范围为【-180，180】，纬度范围为【-90，90】
坐标原点是在左上角，即【-180，90】，我们切片大小是256 * 256 像素，那么，行列号就可以表示为：
distance /（256 * resolution）
distance: 当前经度到-180的距离，或者，当前纬度到90的距离
resolution： 分辨率，即每一个像素代表的实际地理距离
256 * resolution： 一块切片所能表示的地理距离
所以，这两个距离相除，得到的比值，就是行号或者列号
理解上面的原理至关重要，没理解的同学可以多读两遍。有了上面的铺垫，明白了原理，我们就能计算出来行列号的范围，即 leftTile，rightTile，bottomTile，topTile 的值。
4.2 计算切片在画布上的位置
有了上面的值，我们就能通过简单的加减乘除，来计算出某一切片在画布上的位置了。假如某一切片的行列号为x，y，它在画布上的位置为Px，Py，那么：
Px = (x - leftTile) * 256
Py = (topTile - y) * 256
两层 for 循环嵌套，不就拼接出来一个画布了吗？
for(int i=leftTile;i<rightTile;i++){
for(int j=bottomTile;j<topTile;j++){
//计算在画布上的位置
int Px=(i-leftTile) * 256;
int Py=(topTile-j) * 256
//在画布上赋值略
。。。
}
}
如果是osgeo tms，确实是上面这样计算的，但我们是google tms，行号和osgeo tms的行号是反的，所以，我们首先要交换行号：
bottomTile = row_number - 1 - bottomTile;
topTile = row_number- 1 - topTile;
然后，再来拼接画布，代码也要做出修改。
for(int i=leftTile;i<rightTile;i++){
for(int j=topTle;j<bottomTile;j++){
//计算在画布上的位置
int Px=(i-leftTile) * 256;
int Py=(j-bottomTile) * 256
//在画布上赋值略
。。。
}
}
5.总结
本节在理解上是有一些难度的，希望不明白的同学能够仔细揣摩，多读几遍，这样才会有收获。有些人可能会有疑问，本文标题不是写的要支持 wms、wmts、tms 吗，为什么只讲了 wms ，而没有讲 wmts 和 tms？那是因为，wms 是在后端动态拼接（渲染）的，wmts 和 tms 后端只是负责根据行列号和层级查找并返回给前端，具体的拼接（渲染）过程是在前端完成的。因为如果你明白了wms的过程，那么 wmts 和 tms 自然也就明白了，所以这里就不啰嗦了。
到这里，我们的开发工作基本都完事了，所以下一篇我会讲讲 GeoServer 源码如何打包发布，回见~。