下载地图瓦片的第一步，就是要计算出要下载哪些地图瓦片。根据上篇内容，我们了解了谷歌瓦片组织的理论知识，现在就需要写代码实现这些内容。
一般情况下，我们会选择一个矢量面文件作为下载的范围，需要计算出这个矢量面数据覆盖了哪些瓦片，并存储起来。存储的时候，需要记录每个瓦片的x、y和z，分别代表在x方向上的瓦片索引、y方向上的瓦片索引以及级别。
最开始的时候，我是使用xml文件记录这些数据，但后面继续开发的时候，老觉得当瓦片数据非常大的时候，例如当瓦片有几十万条的时候，xml需要一次性存储和打开，此时可能会有性能问题。其次xml数据不直观，不能直接展示每个瓦片的位置和范围。所以最终决定用Shape文件存储瓦片。Shape文件的定义规则如下。
1、面Shape文件，空间参考为WGS1984SphereWebMercator；
2、字段包含x、y和z都是int类型，分别代表在x方向上的瓦片索引、y方向上的瓦片索引以及级别。
因为方便，我们依然在ArcObejcts SDK的基础上开发，如果大家不想依赖ArcObejcts SDK，可以基于开源的 DotSpatial或者SharpMap都可以。首先我们打开下载范围的Shape文件，获取数据的外包矩形，进而得到左上和右下角的坐标值。
Type myType = Type.GetTypeFromProgID("esriDataSourcesFile.ShapefileWorkspaceFactory"); object myObject = Activator.CreateInstance(myType); IWorkspaceFactory myWorkspaceFactory = myObject as IWorkspaceFactory; IFeatureWorkspace myFeatureWorkspace = myWorkspaceFactory.OpenFromFile(System.IO.Path.GetDirectoryName(pShapeFilePath), 0) as IFeatureWorkspace; IFeatureClass myFeatureClass = myFeatureWorkspace.OpenFeatureClass(System.IO.Path.GetFileNameWithoutExtension(pShapeFilePath)); var myEnvelope = (myFeatureClass as IGeoDataset).Extent;
2、根据级别和左上右下坐标获取要下载的瓦片信息，并保存成Shape文件。
有了左上和右下的坐标信息，就可以根据级别计算要下载哪些瓦片了。我们先创建Shape文件，创建代码如下。
string myTileShapeFile = Framework.Helpers.FilePathHelper.GetTempShapeFilePath(); List<IField> myFieldList = new List<IField>(); var myWorldMercator = Framework.Helpers.SpatialReferenceHepler.GetBySRProjCSType((int)esriSRProjCS2Type.esriSRProjCS_WGS1984SphereWebMercator); myFieldList.Add(Framework.Helpers.FieldHelper.CreateShapeField(esriGeometryType.esriGeometryPolygon, myWorldMercator)); myFieldList.Add(Framework.Helpers.FieldHelper.CreateField("X", typeof(int))); myFieldList.Add(Framework.Helpers.FieldHelper.CreateField("Y", typeof(int))); myFieldList.Add(Framework.Helpers.FieldHelper.CreateField("Z", typeof(int))); IFeatureClass myTileFeatureClass = Framework.Helpers.ShapeFileHelper.CreateShapeFile(myTileShapeFile, myFieldList);
创建后，根据范围坐标，循环等级，得到各等级的瓦片信息，写入到Shape文件中。
double myMinLng = pEnvelope.XMin; double myMinLat = pEnvelope.YMin; double myMaxLng = pEnvelope.XMax; double myMaxLat = pEnvelope.YMax; int myK = 0; IFeatureBuffer myFeatureBuffer = myTileFeatureClass.CreateFeatureBuffer(); IFeatureCursor myFeatureCursor = myTileFeatureClass.Insert(true); foreach (int myZoom in pZoomList) { //将第一个点经纬度转换成平面2D坐标，左上点和右下点 var myLTPoint = this.LngLatToPixel(myMinLng, myMaxLat, myZoom); var myRBPoint = this.LngLatToPixel(myMaxLng, myMinLat, myZoom); int myStartColumn = (int)(myLTPoint.X / 256); //起始列 int myEndColumn = (int)(myRBPoint.X / 256); //结束列 if (myEndColumn == Math.Pow(2, myZoom)) //结束列超出范围 { myEndColumn--; } int myStartRow = (int)(myLTPoint.Y / 256); //起始行 int myEndRow = (int)(myRBPoint.Y / 256); //结束行 if (myEndRow == Math.Pow(2, myZoom)) //结束行超出范围 { myEndRow--; } int myTotalTileCount = (myEndRow - myStartRow + 1) * (myEndColumn - myStartColumn + 1); for (int i = myStartRow; i <= myEndRow; i++) { for (int j = myStartColumn; j <= myEndColumn; j++) { myFeatureBuffer.Shape = this.RowColumnToMeter(i, j, myZoom); myFeatureBuffer.Value[2] = j; myFeatureBuffer.Value[3] = i; myFeatureBuffer.Value[4] = myZoom; myFeatureCursor.InsertFeature(myFeatureBuffer); myK++; if (myK % 1000 == 0) { myFeatureCursor.Flush(); string myProcessMessage = "正在创建第{Zoom}级瓦片,{K}/{TotalTileCount}" .Replace("{Zoom}", myZoom.ToString()) .Replace("{K}", myK.ToString()) .Replace("{TotalTileCount}", myTotalTileCount.ToString()); pProcessInfo.SetProcess(myProcessMessage); } } } } if (myK % 1000 > 0) { myFeatureCursor.Flush(); } ComReleaser.ReleaseCOMObject(myFeatureCursor); Framework.Helpers.FeatureClassHelper.ReleaseFeatureClass(myTileFeatureClass); return myTileShapeFile;
该代码中有两个调用函数，一个是根据缩放级别zoom 将经纬度坐标系统中的某个点 转换成平面2D图中的点，另外一个是把行列转换成以米为单位的多边形。两个函数的定义如下。
/// <summary> /// 根据缩放级别zoom 将经纬度坐标系统中的某个点 转换成平面2D图中的点（原点在屏幕左上角） /// </summary> /// <param name="pLng"></param> /// <param name="pLat"></param> /// <param name="pZoom"></param> /// <returns></returns> private IPoint LngLatToPixel(double pLng, double pLat, double pZoom) { double myCenterPoint = Math.Pow(2, pZoom + 7); double myTotalPixels = 2 * myCenterPoint; double myPixelsPerLngDegree = myTotalPixels / 360; double myPixelsPerLngRadian = myTotalPixels / (2 * Math.PI); double mySinY = Math.Min(Math.Max(Math.Sin(pLat * (Math.PI / 180)), -0.9999), 0.9999); var myPoint = new PointClass { X = (int)Math.Round(myCenterPoint + pLng * myPixelsPerLngDegree), Y = (int)Math.Round(myCenterPoint - 0.5 * Math.Log((1 + mySinY) / (1 - mySinY)) * myPixelsPerLngRadian) }; return myPoint; } /// <summary> /// 把行列转换成以米为单位的多边形 /// </summary> /// <param name="pRowIndex"></param> /// <param name="pColumnIndex"></param> /// <param name="pZoom"></param> /// <returns></returns> private IPolygon RowColumnToMeter(int pRowIndex, int pColumnIndex, int pZoom) { double myL = 20037508.3427892; double myA = Math.Pow(2, pZoom); double myMinX = -myL + pColumnIndex * myL * 2 / myA; double myMaxX = -myL + (pColumnIndex + 1) * myL * 2 / myA; double myMinY = myL - (pRowIndex + 1) * myL * 2 / myA; double myMaxY = myL - (pRowIndex) * myL * 2 / myA; var myPolygon = new PolygonClass(); myPolygon.AddPoint(new PointClass() { X = myMinX, Y = myMinY }); myPolygon.AddPoint(new PointClass() { X = myMinX, Y = myMaxY }); myPolygon.AddPoint(new PointClass() { X = myMaxX, Y = myMaxY }); myPolygon.AddPoint(new PointClass() { X = myMaxX, Y = myMinY }); myPolygon.AddPoint(new PointClass() { X = myMinX, Y = myMinY }); return myPolygon; }
此时的结果是根据下载范围的外包矩形计算出来的，所以我们还要根据下载图形对计算出的瓦片信息矢量数据进行裁切。调用ArcObjects SDK中的SpatialJoin工具，把下载范围包含以及相交的瓦片都保留下来，生成一个新的瓦片shape文件，代码如下。
var mySpatialJoin = new SpatialJoin { target_features = myTileShapeFile, join_features = this.RangShapeFilePath, join_type = "KEEP_COMMON", out_feature_class = FilePathHelper.GetTempShapeFilePath() }; var myGPEx = new GPEx(); myGPEx.ExecuteByGP(mySpatialJoin); myTileShapeFile = mySpatialJoin.out_feature_class.ToString(); //把裁切后的文件拷贝到指定目录下 ShapeFileHelper.Copy(myTileShapeFile, this.TileShapeFile);
在ArcObjects SDK中做这步操作比较简单，如果自己使用C#实现，或者调用其他库去实现，会麻烦些，这也是使用ArcObjects SDK的最主要的原因。
我们根据中国范围，生成了4-6级的瓦片信息，生成的结果和中国范围数据一起在ArcMap中打开，如下图所示。
上面的图我们看着可能比较乱，因为4-6级别的瓦片都混合到一起显示的，下面我们只显示第6级的瓦片，看下效果。
这样看着就清晰多了 ，把行列号按照x,y格式显示到地图上，效果如下图所示。
