mapboxgl 互联网地图纠偏插件(一)

GIS兵器库

之前写过一个 leaflet 互联网地图纠偏插件,引用插件后一行代码都不用写,就能解决国内互联网地图瓦片的偏移问题。

最近想对 mapboxgl 也写一个这样的插件。

原因是自己发布的OSM矢量瓦片地图精度不够高,当需要放大地图查看详细信息时,就可以拿百度、高德的栅格瓦片做个补充。而使用它们的第一步就是要先纠偏。

去研究了 mapboxgl 的底层代码,发现很多都看不懂。于是去恶补了 webgl 的知识,再去看 mapboxgl 的源码,哈哈,万变不离其宗,GIS知识还是那些,只是计算机绘制图形的方式变了而已。

研究后,把目标锁定在了 transform.js 文件上,这个文件主要用来处理各种坐标转换问题,包括经纬度坐标、墨卡托坐标、屏幕坐标、webgl坐标等,还负责生成瓦片的编号。

文件中的 coveringTiles 方法就是用来计算瓦片的 x、y、z 编号的,它会返回当前比例尺和可视范围内的所有瓦片编号。

根据 x、y、z 瓦片编号请求到互联网地图瓦片后,会在 calculatePosMatrix 方法里计算瓦片显示的屏幕位置。

mapboxgl 和 leaflet 的显示原理不同,mapboxgl 是三维坐标系,使用webgl绘图,增加了一个维度后,多出了很多东西要处理,二维坐标系加载瓦片时,只需要考虑瓦片的 x、y 位置,三维坐标系在此基础上还要考虑倾斜和透视。

webgl 的坐标都是通过位置变换矩阵来表示的,这一点和leaflet的差别很大。

上面的 calculatePosMatrix 方法就是根据瓦片的 x、y、z 编号,计算出瓦片在 webgl 中显示的位置变换矩阵。这里分别将瓦片的平移矩阵、缩放矩阵和视图+投影矩阵进行了相乘,得到了最终的位置变换矩阵。

看这个方法时我有些疑惑,它是如何根据瓦片的 x、y、z 编号来计算位置变换矩阵的,去研究了xyz协议后,才明白xyz坐标和经纬度坐标是有一套互转公式的,瓦片编号转经纬度时返回的坐标是瓦片左上角的经纬度。详见:https://wiki.openstreetmap.org/wiki/Slippy_map_tilenames

关于 webgl 变换矩阵的知识可以参考这篇文章 https://www.cnblogs.com/charlee44/p/11623502.html《WebGL编程指南》,我更推荐后者,因为后者讲的更系统更容易理解。

不得不说,webgl 的位置变换矩阵计算还是有一些复杂的,所以就想看看 mapboxgl 中有没有内置经纬度坐标和 webgl 坐标互转的方法,查看后发现,只有经纬度坐标、墨卡托坐标和屏幕坐标三者互转的方法,没有 webgl 的。

那就曲线救国,先将经纬度转成屏幕坐标,再自己写个方法把屏幕坐标转成 webgl 坐标。

实现思路:

  1. 根据瓦片编号和经纬度的互转公式,计算出瓦片左上角的经纬度
  2. 对瓦片左上角的经纬度进行纠偏,得到 wgs84 坐标的经纬度
  3. 将纠偏前、后的经纬度分别转为屏幕坐标,再将转换后的屏幕坐标相减,得出瓦片屏幕坐标的偏移量
  4. 将瓦片屏幕坐标的偏移量换算成 webgl 坐标的偏移量
  5. 在瓦片的平移矩阵中加上刚才计算出的 webgl 坐标偏移量,理论上就能实现对瓦片的纠偏

在实现过程中,将 1、2、3 步搞定以后,因为暂时还没有想好怎么实现第4步,于是就先将第 3 步的结果屏幕坐标偏移量,直接加到了第 5 步的平移矩阵中,结果很让人意外。

实现代码:

实现效果:

以天安门国旗为参照,纠偏前

纠偏后

哈哈,难道就这么搞定了?

难道平移矩阵中的数值都是按屏幕像素来计算的?

至少目前看来是的。

正当我开心的不要不要时,咦?边上为什么会有空白,瓦片没有请求过来?我接着放大地图,白边越来越大了

嗯~ 这个好解决,应该是因为 mapboxgl 只显示当前范围的瓦片,当屏幕边缘的瓦片被纠偏到屏幕中间时,边缘就会出现空隙。

只要将当前显示范围向外扩展一些就能搞定。

正当我在开心的研究如何向外扩展显示范围时,无意中把地图倾斜了一下,我的妈呀!这是什么鬼

看到这个,我当时的心情瞬间就不好了。

容我整理下心情

好了,个人猜想,原因可能是,在地图旋转时,瓦片根据 webgl 坐标的中心点计算要旋转的角度和移动的距离,现在瓦片纠偏后位置发生了偏移,但计算旋转坐标时,还是根据webgl的中心点,所以旋转时就出问题了。

具体我也没想明白呢,感觉还是对瓦片纠偏后,需要对某个中心点也需要纠偏一下。如果有技术大牛看到这篇文章也可以给留言指导一下。

总结:

  1. 目前搞定了垂直视角下的瓦片纠偏
  2. 后续需要解决纠偏后屏幕边缘出现的空白区域问题。
  3. 地图倾斜和旋转时瓦片会出现错位,需要继续研究。

最后,mapboxgl纠偏插件还没有完全搞定,就不放代码了,后续有新进展会再跟大家分享,等完全搞定以后再向以前一样跟大家分享插件。



原文地址:http://gisarmory.xyz/blog/index.html?blog=mapboxglMapCorrection1

关注《GIS兵器库》, 第一时间获得更多高质量GIS文章。

本文章采用 知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际许可协议 进行许可。欢迎转载、使用、重新发布,但务必保留文章署名《GIS兵器库》(包含链接:  http://gisarmory.xyz/blog/),不得用于商业目的,基于本文修改后的作品务必以相同的许可发布。

阅读 607
47 声望
4 粉丝
0 条评论
你知道吗?

47 声望
4 粉丝
宣传栏