• 板塊:技術
• 作者:文/ Pascal Buirey 譯/Amanda
• 編者按:我分析了google map的工作原理，特別是如何進行tiles編碼。Google map使用預着色tiles，可以通過一個簡單的url地址實現。
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　　我分析了google map的工作原理，特別是如何進行tiles編碼。Google map使用預着色tiles，可以通過一個簡單的url地址實現。這篇文章將解釋如何從地理坐標（經緯度）建立tile的url地址。

Map tile編碼

　　Google map使用兩種算法對tile的位置進行編碼。

　　對於Google map，tile的url地址類似於：http://mt1.google.com/mt?n=404&v=w2.89&x=130&y=93&zoom=9使用x和y來設置tile坐標和放大因子。放大因子從17（完全縮小）到0（最大比例）。當放大因子為17時，整個地球在一個tile中顯示，此時x=0 ，y=0；放大因子為16時，地球被分為2x2部分，這時0<=x<=1 且0<=y<=1。每放大一次，每個tile被分為4個部分。因此，當放大因子為z時，顯示的水平和垂直tile個數為2^(17-z)。

算法：尋找經緯度和放大因子

//correct the latitude to go from 0 (north) to 180 (south),
// instead of 90(north) to -90(south)
latitude=90-latitude;

//correct the longitude to go from 0 to 360
longitude=180+longitude;

//find tile size from zoom level
double latTileSize=180/(pow(2,(17-zoom)));
double longTileSize=360/(pow(2,(17-zoom)));

//find the tile coordinates
int tilex=(int)(longitude/longTileSize);
int tiley=(int)(latitude/latTileSize);

　　事實上，這個算法只是理論上的，覆蓋的地帶還無法和整個地球匹配。

　　服務器：
　　Google使用4台服務器維持加載。分別是mt0, mt1, mt2 and mt3。

　　顯示位置：
　　每個tile為256x256 的.png格式的圖像。

　　對於衛星影像，編碼方式有點不同

　　Tile的url地址類似於http://kh0.google.com/kh?n=404&v=8&t=trtqtt，http://kh.google.com/kh?v=34&t=trtqtt其中參數t對影像的位置進行編碼。參數的長度表示縮放級別。

　　t=t時，可觀察整個地球，只有一個tile表示地球。下一個放大級別是，該tile被分為4個象限，從左上順時針開始分別是'q' 'r' 's' 和 't'。在你觀察的影像那個象限后添加字母，就可以看見下一級象限。比如，'t=tq'時，給出't' 影像的左上象限。依次類推，可以表示每個縮放級別…

算法：尋找經緯度和放大因子

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//initialise the variables;
double xmin=-180;
double xmax=180;
double ymin=-90;
double ymax=90;
double xmid=0;
double ymid=0;

string location="t";

//google use a latitude divided by 2;
double halflat = latitude / 2;
for (int i = 0; i < zoom; i++)
    {
        xmoy = (xmax + xmin) / 2;
        ymoy = (ymax + ymin) / 2;
        if (halflat > ymoy) //upper part (q or r)
            {
            ymin = ymoy;
            if (longitude < xmoy)
            { /*q*/
                location+= "q";
                xmax = xmoy;
            }
            else
            {/*r*/
                location+= "r";
                xmin = xmoy;
            }
        }
        else //lower part (t or s)
        {
            ymax = ymoy;
            if (longitude < xmoy)
            { /*t*/
                location+= "t";
                xmax = xmoy;
            }
            else
            {/*s*/
                location+= "s";
                xmin = xmoy;
            }
        }
    }
//here, the location should contains the string corresponding to the tile...

　　同樣，這個算法也是理論上的，覆蓋地帶還無法和整個地球匹配。

　　服務器：
　　Google使用4台服務器維持加載。分別是kh0, kh1, kh2 and kh3。

　　顯示位置：
　　每個tile為256x256 的.jpg格式圖像。

　　墨卡托投影

　　由於在顯示時使用了墨卡托投影，因此上述的算法需要進行修改。在墨卡托投影中，兩條緯線間的距離不一定相等，所以描述tile的角度依據它的垂直位置。

以下代碼為從tile的緯度位置計算的tile的垂直個數

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/**<summary>Get the vertical tile number from a latitude using mercator ptrojection formula</summary>*/
        private int getMercatorLatitude(double lati)
        {
            double maxlat = Math.PI;

            double lat = lati;
           
            if (lat > 90) lat = lat - 180;
            if (lat < -90) lat = lat + 180;

            // conversion degre=>radians
            double phi = Math.PI * lat / 180;

            double res;
            //double temp = Math.Tan(Math.PI / 4 - phi / 2);
            //res = Math.Log(temp);
            res = 0.5 * Math.Log((1 + Math.Sin(phi)) / (1 - Math.Sin(phi)));
            double maxTileY = Math.Pow(2, zoom);
            int result = (int)(((1 - res / maxlat) / 2) * (maxTileY));

            return (result);
        }

　　覆蓋地帶：
　　理論上，緯度范圍應該是-90度到90度，但事實上，由於墨卡托投影使得兩級無窮大，覆蓋的地帶小於-90 到 90。實際最大的緯度可通過公式Y = 1/2((1+sin(lat))/(1-sin(lat)))求得，其中PI ＝3.1415926。

　　保護：
　　Google map使用保護機制維持高質量服務。如果某個用戶要求太多，Google map將添加它的IP地址到黑名單，並發送一條有意思的消息：

　　Google Error

　　我們很抱歉... ...您的查詢像病毒或黑客應用程序的自動化請求。為了保護我們的用戶，現在無法處理您的請求。我們將盡快恢復您的訪問，所以請重新試試。同時，如果您懷疑您的計算機或網絡被感染了，可以清除病毒。為給您帶來的不便表示歉意，希望能在Google上再一次見到您。

　　為了避免被列入黑名單，開發員應該使用隱藏機制…

　　很有趣吧？

　　這里有個用C#寫的簡單代碼：Download GoogleMapSample.zip - 40.4 KB
注：Google map 改變了地圖的參數v，當我寫這篇文章時，v為2.12，但現在變為2.43。我覺得這個有點像版本號或其它什么的。