Qt 插件综合编程-基于插件的OpenStreetMap瓦片查看器客户端(4) 插件绘图
(相关的代码可以从https://github.com/goldenhawking/mercator.qtviewer.git直接克隆)
我们在前面的叙述中，介绍了插件的运作管理机制。在本章，将介绍插件具体实现过程中，绘图、交互的要点。
1、经度边界处理
地球是一个圆球，从格林威治皇家天文台所在的本初子午线开始，向西为负，向东为正，计量经度。到了太平洋上日期变更线附近时，正180度与负180度交汇，而墨卡托投影的圆柱面也恰好从这里切开。对于一个平面图而言，-180度位于地图最左侧，+180度位于最右侧。如果一个人恰好从 +179度走到 -179度，其实他只行驶了几百公里而已，但在地图上，这两个点像素距离却很远。无论做什么插件，几乎都要遇到这个问题。不处理好这个问题，会导致诡异的结果，比如绘制的直线跨越整个地球，或者多边形无法闭合等等。
为了解决这个问题，我们可以对地理物件的坐标进行约束：
点对象，坐标没有限制；
线对象，至少一个顶点位于 -180~+180之间，另一个顶点与本顶点在球面上构成劣弧， 简单近似处理经度差 < 180度 。
多边形, 首顶点位于 -180~+180之间，各边在球面上均构成劣弧，简单近似处理经度差 < 180度。
经过这样处理的坐标，能够避免边界问题，但某些顶点可能位于 -180~+180之外。为了绘制连续、不间断的图形，只要在 paintEvent中，绘制从 -540 ~ + 540 共三个周期的图形即可。绘制的效果如下图所示：
其对应代码如下：
void qtvplugin_geomarker::cb_paintEvent(QPainter * pImage)
{
if (!m_pVi || m_bVisible==false)
return ;
QRect rect = m_pVi->windowRect();
// Calc current viewport in world
double leftcenx, topceny, rightcenx, bottomceny;
m_pVi->CV_DP2World(0,0,&leftcenx,&topceny);
m_pVi->CV_DP2World(rect.width()-1,rect.height()-1,&rightcenx,&bottomceny);
int winsz = 256 * (1<<m_pVi->level());
QRectF destin(
0,
0,
rect.width(),
rect.height()
);
//Warpping 180, -180. because longitude +180 and -180 is the same point,
// but the map is plat, -180 and + 180 is quite different positions, we
// should draw 3 times, to slove cross 180 drawing problems.
for (int p = -1; p<=1 ;++p)
{
QRectF source(
leftcenx + p * winsz,
topceny,
(rightcenx - leftcenx),
(bottomceny - topceny)
);
m_pScene->render(pImage,destin,source);
}
}
上面的代码中，p从-1到1，绘制三个周期，解决跨界绘制的问题。
2、引入模型-视图架构
Qt 的项视图2D绘图很有特色，把MVC的思想搬到了绘图上面来，在处理事件、消息、碰撞检测方面很有特色。我们在设计插件的时候，很自然的就想到把Qt的 QGraphicsScene挪到插件中助力绘图。然而，在实际设计时，有坐标系的因素需要考虑。
如果保持QGraphicsScene的尺寸不变，则需要采用尺度无关坐标系。尺度无关坐标系类似墨卡托坐标或者百分比坐标（见系列文章（1）），采用尺度无关坐标系的好处是地图比例尺变化后，无需更新场景大小；坏处是，由于瓦片背景的尺寸不同，需要维护一个动态的坐标映射，把尺度无关坐标映射到全局像素坐标去。这种映射很简单，但会造成一个副作用，即图元线型（主要是粗细）、大小随映射一起变形：
这种形变是不好的，因为线应该是固定宽度（比如3个像素粗），不随着地图缩放而缩放。同样的问题还出现在图标上，图标也会随着映射变化，放大导致模糊失真，或者缩小导致什么也看不着了。为此，我们需要考虑一种全新的方法。
我们响应比例尺变化消息，采用全局像素坐标作为QGraphicsScene场景坐标。这样做的好处，是无论在哪级比例尺下，图标、线条都能保持原有的像素大小，不发生形变。这样做的坏处，是必须在比例尺变化时，重新计算各个视图项的坐标——好在这种计算非常简单：
由于比例尺放大一层，图幅宽度增大一倍，因此，对应的位置点坐标也恰好是乘二的关系；比例尺缩小一层，图幅宽度缩小一倍，因此，对应的位置点坐标也恰好是乘以0.5的关系。解决了这个问题，就解决了视图项随比例尺同步挪动的效果。
为了解决坐标变换的问题，可以从QGraphicsScene类派生子类geoGraphicsScene，我们看一下插件的比例尺变化回调函数中geoGraphicsScene的方法调用:
void qtvplugin_geomarker::cb_levelChanged(intlevel)
{
if (!m_pVi)
return ;
//Adjust new Scene rect
QRectF rect(0,0,256*(1<<level),256*(1<<level));
m_pScene->adjust_item_coords(level);
m_pScene->setSceneRect(rect);
}
在这个回调函数中，调用了场景类的voidgeoGraphicsScene::adjust_item_coords(intnewLevel)方法。在该方法中，会枚举所有视图项，并调用视图项的同名函数。视图项必须从子类geoItemBase派生，并重载方法adjust_coords 。我们看一下多边形视图项的定义：
voidgeoGraphicsPolygonItem::adjust_coords(intnNewLevel)
{
if (vi() && nNewLevel != level())
{
/** Since the map is zooming from level() to current level,
* the map size zoom ratio can be calculated using pow below.
* We can get new coord for current zoom level by multiplicative.
*/
double ratio = pow(2.0,(nNewLevel - level()));
QPolygonF p = this->polygon();
int sz = p.size();
for (int i=0;i<sz;++i)
{
qreal x = p[i].x() * ratio;
qreal y = p[i].y() * ratio;
p[i].setX(x);
p[i].setY(y);
}
this->setPolygon(p);
}
}
在坐标变换方法中，会得到现有的多边形，而后计算尺度差造成的坐标缩放比率 ratio，并逐一施加该因子到每个顶点。最终，把新的多边形设置为当前视图项的多边形。
有了这个方法，就可以方便的使用 MVC 框架在地图上绘制视图项了。下图是不同级别比例尺下，几个视图项的显示情况：
可以看到，线宽、图标大小、字体均保持一致。
下一篇，我们将试图阐述一种较为通用的插件化软件架构设计理念，希望其能够帮助后续的各类软件开发需求。