为cesium搭建离线地图服务——瓦片数据原理以及本地瓦片数据服务部署的思路

两个术语：

quadkey ——三维地图加载瓦片地图图片的键值，在请求url中可以看到；

TileXY——瓦片地图图片在整个地图中的坐标，也用作该瓦片图的存储目录；

一、地图分片原理

以Cesium默认加载的bing maps tile system为例。其地图以一种四叉树的方式进行存储和加载。每当放大地图时，会根据放大层级以及当前区域加载对应子层级的地图图片，在浏览器进行拼接展示。

官方给的示意图如下：

图中每个区域的红色的数字编码，可以记做TileXY。

二、瓦片地图图片的URL格式

Bing Maps的瓦片地图图片的URL的格式为:

http://ecn.t{0}.tiles.virtualearth.net/tiles/{1}{2}.png? g={4}

参数解释：

参数

解释

说明

{0}

代表Bing Maps的服务器，平衡负载

现在看来取值可以是0~7，也就是8台服务器

{1}

地图类型

卫星地图：a；普通地图：r；混合地图：h

{2}

瓦片地图图片键值（quadkey ）

通过对应地图区域的位置、显示尺度等计算而来

{3}

地图图片类型

取值为png | jpeg | jpg

{4}

地图版本

其他url参数可以参考bing maps的官方文档。

其他地图供应商的url大同小异。

三、瓦片数据的存储

瓦片数据在文件系统中以下面这种路径形式（z/x/y.jpg，即TileXY方式）存储的：

上图中的图片路径是 2/2/1.jpg，即按照TileXY方式描述的 {地图放大层级}/{X坐标}/{Y坐标}.jpg。它对应的url是：

https://ecn.t3.tiles.virtualearth.net/tiles/a123.jpg?g=9675

也就是url中的图片名 a123.jpg（quadkey）和文件夹路径（TileXY）存在换算的映射。

四、quadkey和TileXY之间的映射

根据官方文档：在给定level下，把行号Y和列号X转换为2进制，然后行列交叉存储，再转换为4进制，即得到了相应的quadkey。譬如Level 3的第6行第4列的Tile计算：tileY = 5 = 101 ，tileX = 3 = 011；quadkey = 100111 = 213（4进制） = “213”。反过来计算就是quadkey到TileXY的转换。根据此方法，就很容易写quadkey到TileXY之间的转换代码。

五、本地搭建Maps服务方案

如果考虑网络不可用的场景，就需要构建本地Maps的服务。

比较可行的方案是根据url规则，将需要的地图瓦片数据批量下载到本地服务器，并根据quadkey和TileXY的映射关系配置路由，cesium的地图源的请求改成从本地服务器获取。

当前有对应脚本工具对瓦片数据进行批量下载，唯一问题是数据量有些大。中国范围内如果地图缩放支持到16级的卫星地图影像，中国的地图数据有图片约1.17亿张。放大到16级大概是下面效果，地面分辨率2.39m每像素。

所以如果使用此方案，需要：

1、根据我们实际需要下载对应区域、对应缩放层级的瓦片数据，如国外区域只下载部分层级，国内下载到16级，避免用到的数据占用太大；

2、有足够空间、有服务器存放瓦片数据，同时在此服务器上部署Maps服务，并配置好请求路由映射；

3、修改cesium对应的配置，改成三维地图图片加载走自己部署的Maps服务器，对应Viewer初始化时候配置imageryProvider参数。如：

// 卫星图设置为本地影像 imageryProvider : new Cesium.UrlTemplateImageryProvider({ url: "/resource/map-tile/bing/{z}/{x}/{y}.jpg", }),

六、如何下载地图数据

目前发现了一个名为MapTileDownloader的软件比较好用。感兴趣的可以找找试试。

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