19、iOS地图与定位功能开发全解析

iOS地图与定位开发详解

最新推荐文章于 2025-11-19 14:33:52 发布

jupyter5notebook

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分类专栏： iOS 10开发实战精华文章标签： iOS地图开发定位功能 MapKit

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iOS地图与定位功能开发全解析

1. 地图上显示特定位置

在开发地图应用时，常常需要在地图上显示特定位置。以下是实现该功能的步骤：
1. 导入框架 ：在项目中导入 MapKit 框架。
2. 创建符合协议的类 ：创建一个同时符合 NSObject 和 MKAnnotation 协议的类。该协议要求定义 coordinate 、 title 和 subtitle 等变量和方法。符合该协议的类的实例可以通过 addAnnotation(_:) 方法添加到地图视图中。
3. 设置可见区域 ：为了让地图知道用户实际看到的可见区域，需要使用 latitude delta 和 longitude delta 类型的双精度值实例化 MKCoordinateSpan 。 deltas 值越小，相机离地球越近。
4. 实例化区域 ：使用想要作为地图中心的位置实例化 MKCoordinateRegion ，并将上一步创建的 coordinate span 实例传递给该区域。
5. 添加注释 ：调用地图视图的 addAnnotation(_:) 方法，将注释设置在正确的位置。
6. 设置可见区域 ：调用地图视图的 setRegion(_:animated:) 方法，设置地图的可见区域。

以下是一个示例代码：

import UIKit
import MapKit

class Annotation : NSObject, MKAnnotation{
    let coordinate: CLLocationCoordinate2D
    let title: String?
    let subtitle: String?
    init(latitude: CLLocationDegrees, longitude: CLLocationDegrees,
         title: String?, subtitle: String?){
        self.coordinate = CLLocationCoordinate2D(latitude: latitude,
                                                 longitude: longitude)
        self.title = title
        self.subtitle = subtitle
    }
}

extension Annotation{
    var region: MKCoordinateRegion{
        let span = MKCoordinateSpan(latitudeDelta: 0.05, longitudeDelta: 0.05)
        return MKCoordinateRegion(center: coordinate, span: span)
    }
}

class ViewController: UIViewController {
    @IBOutlet var mapView: MKMapView!

    func display(latitude: CLLocationDegrees,
                 longitude: CLLocationDegrees,
                 title: String? = nil,
                 subtitle: String? = nil){
        let annotation = Annotation(latitude: latitude,
                                    longitude: longitude,
                                    title: title,
                                    subtitle: subtitle)
        mapView.addAnnotation(annotation)
        mapView.setRegion(annotation.region, animated: false)
    }

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        let stockholmCentralStation = (lat: 59.330139, long: 18.058155)
        display(latitude: stockholmCentralStation.lat,
                longitude: stockholmCentralStation.long,
                title: "Central Station",
                subtitle: "Stockholm")
    }
}

通过调整 MKCoordinateRegion 实例的 latitude 和 longitude delta 值，可以观察到地图缩放效果的变化。同时，更改经纬度值也会影响点的显示位置。

2. 单次请求用户位置

有时，我们只需要一次获取用户的当前位置，并且希望以优化和节能的方式实现。可以使用 CLLocationManager 类的 requestLocation() 方法。新位置将发送到位置管理器的 locationManager(_:didUpdateLocations:) 委托方法，错误将在 locationManager(_:didFailWithError:) 中报告。在任何给定时间，只能对该方法进行一次请求，新请求将取消前一个请求。

具体操作步骤如下：
1. 添加按钮并关联方法 ：在界面生成器（IB）中放置一个按钮，并将其连接到代码中的 requestLocation() 方法。
2. 设置权限描述 ：在 info.plist 文件中，将 NSLocationWhenInUseUsageDescription 键的值设置为一个有效的字符串，向用户解释为何需要获取其位置。
3. 导入框架并遵循协议 ：导入 CoreLocation 框架，并让视图控制器遵循 CLLocationManagerDelegate 协议。
4. 实现位置管理器变量 ：在视图控制器中实现一个变量来表示位置管理器。

lazy var locationManager: CLLocationManager = {
    let manager = CLLocationManager()
    manager.delegate = self
    manager.desiredAccuracy = kCLLocationAccuracyNearestTenMeters
    return manager
}()

请求访问权限 ：当按钮被按下时，请求访问用户的位置。此请求仅在应用处于前台时将用户位置发送到应用。一旦应用进入后台，iOS将停止向应用提供位置更新。

@IBAction func requestLocation() {
    locationManager.requestWhenInUseAuthorization()
}

处理权限状态变化 ：等待用户接受或拒绝请求。如果一切顺利，请求用户的位置。

func locationManager(_ manager: CLLocationManager,
                     didChangeAuthorization status: CLAuthorizationStatus) {
    if case .authorizedWhenInUse = status{
        manager.requestLocation()
    } else {
        // 处理未获得访问权限的情况
    }
}

处理位置更新和错误 ：等待位置收集机制失败或成功。

func locationManager(_ manager: CLLocationManager,
                     didUpdateLocations locations: [CLLocation]) {
    // 处理获取到的位置
}

func locationManager(_ manager: CLLocationManager,
                     didFailWithError error: Error) {
    // 处理错误
}

3. 后台请求用户位置

若希望在应用处于后台时接收用户位置更新，需要将位置管理器的 allowsBackgroundLocationUpdates 属性设置为 true ，并使用 requestAlwaysAuthorization() 函数请求位置更新。

具体步骤如下：
1. 创建项目并添加按钮 ：创建一个单视图控制器应用，在界面生成器（IB）中放置一个按钮，将其标题设置为类似“请求后台位置更新”的内容，并将其连接到视图控制器中的 requestBackgroundLocationUpdates() 方法。
2. 设置权限描述 ：在 info.plist 文件中，设置 NSLocationAlwaysUsageDescription 键的字符串值，明确解释为何即使在后台也需要访问用户位置。
3. 启用后台模式 ：进入项目的“Capabilities”部分，在“Background Modes”下启用“Location updates”。
4. 导入框架并遵循协议 ：在代码中导入 CoreLocation 框架，并让视图控制器遵循 CLLocationManagerDelegate 协议。
5. 创建位置管理器 ：创建位置管理器，并确保 allowsBackgroundLocationUpdates 属性设置为 true 。

lazy var locationManager: CLLocationManager = {
    let m = CLLocationManager()
    m.delegate = self
    m.desiredAccuracy = kCLLocationAccuracyNearestTenMeters
    m.allowsBackgroundLocationUpdates = true
    return m
}()

请求位置更新 ：当用户按下按钮时，请求位置更新。

@IBAction func requestBackgroundLocationUpdates() {
    locationManager.requestAlwaysAuthorization()
}

处理权限状态变化 ：等待用户接受请求，然后开始查找位置更新。

func locationManager(
    _ manager: CLLocationManager,
    didChangeAuthorization status: CLAuthorizationStatus) {
    if case CLAuthorizationStatus.authorizedAlways = status{
        manager.startUpdatingLocation()
    }
}

处理位置更新和错误 ：实现常规的位置管理器方法，以了解用户位置何时发生变化。

func locationManager(_ manager: CLLocationManager,
                     didUpdateLocations locations: [CLLocation]) {
    // 处理获取到的位置
}

func locationManager(_ manager: CLLocationManager,
                     didFailWithError error: Error) {
    // 处理错误
}

4. 自定义地图上标注的颜色

若要手动设置地图上标注的颜色，可以使用 MKPinAnnotationView 类的 pinTintColor 属性。以下是实现步骤：
1. 创建项目并设置地图视图 ：创建一个单视图控制器项目，在视图上放置一个地图视图，确保将该地图视图的委托设置为视图控制器，并将其连接到视图控制器中名为 map 的变量。
2. 扩展 UIColor 类 ：在视图控制器中，为了创建带有可重用标识符的注释，使用颜色作为标识符。

import Foundation
import UIKit
public extension UIColor{
    final func toString() -> String{
        var red = 0.0 as CGFloat
        var green = 0.0 as CGFloat
        var blue = 0.0 as CGFloat
        var alpha = 0.0 as CGFloat
        getRed(&red, green: &green, blue: &blue, alpha: &alpha)
        return "\(Int(red))\(Int(green))\(Int(blue))\(Int(alpha))"
    }
}

创建注释类 ：创建一个符合 NSObject 和 MKAnnotation 协议的注释类。

import Foundation
import MapKit
public class Annotation : NSObject, MKAnnotation{
    public var coordinate: CLLocationCoordinate2D
    public var title: String?
    public var subtitle: String?
    public init(coordinate: CLLocationCoordinate2D,
                title: String, subtitle: String){
        self.coordinate = coordinate
        self.title = title
        self.subtitle = subtitle
    }
}

设置视图控制器协议和注释 ：确保视图控制器遵循 MKMapViewDelegate 协议，定义要在地图上显示的位置，并为其创建注释。

let color = UIColor(red: 0.4, green: 0.8, blue: 0.6, alpha: 1.0)
let location = CLLocationCoordinate2D(latitude: 59.33, longitude: 18.056)
lazy var annotations: [MKAnnotation] = {
    return [Annotation(coordinate: self.location,
                       title: "Stockholm Central Station",
                       subtitle: "Stockholm, Sweden")]
}()

添加注释到地图 ：当视图出现在屏幕上时，将注释添加到地图。

override func viewDidAppear(_ animated: Bool) {
    super.viewDidAppear(animated)
    map.removeAnnotations(annotations)
    map.addAnnotations(annotations)
}

返回自定义颜色的注释视图 ：当地图视图请求注释的视图时，返回带有自定义颜色的注释视图。

func mapView(_ mapView: MKMapView,
             viewFor annotation: MKAnnotation) -> MKAnnotationView? {
    let view: MKPinAnnotationView
    if let v = mapView.dequeueReusableAnnotationView(
        withIdentifier: color.toString()), v is MKPinAnnotationView{
        view = v as! MKPinAnnotationView
    } else {
        view = MKPinAnnotationView(annotation: annotation,
                                   reuseIdentifier: color.toString())
    }
    view.pinTintColor = color
    return view
}

5. 用自定义视图提供详细的标注信息

当用户点击地图上的注释时，若希望在视图中显示该注释的详细信息，可以将 MKAnnotationView 实例的 detailCalloutAccessoryView 属性设置为有效的 UIView 实例。以下是实现步骤：
1. 创建项目 ：按照前面自定义标注颜色的步骤创建项目。
2. 实现 mapView(_:viewForAnnotation:) 方法 ：在视图控制器中实现该方法，构造 MKAnnotationView 实例并设置详细标注附件视图。

func mapView(
    _ mapView: MKMapView,
    viewForAnnotation annotation: MKAnnotation) -> MKAnnotationView? {
    let view: MKAnnotationView
    if let v = mapView
      .dequeueReusableAnnotationView(withIdentifier: identifier){
        // 重用视图
        view = v
    } else {
        // 创建新视图
        view = MKAnnotationView(annotation: annotation,
                                reuseIdentifier: identifier)
        view.canShowCallout = true
        if let img = UIImage(named: "Icon"){
            view.detailCalloutAccessoryView = UIImageView(image: img)
        }
        if let extIcon = UIImage(named: "ExtIcon"){
            view.image = extIcon
        }
    }
    return view
}

6. 地图上显示交通、比例尺和指南针指示器

若要在地图视图上显示交通信息、小指南针和比例尺指示器，可以将地图视图的以下属性设置为 true ：
- showsCompass
- showsTraffic
- showsScale

具体操作步骤如下：
1. 放置地图视图并设置约束 ：在视图上放置一个地图视图，并设置适当的约束，使其在视图控制器的视图中伸展以适应不同设备。
2. 添加注释到地图 ：按照前面的步骤在地图上放置一个注释。
3. 设置属性 ：在 viewDidLoad 等方法中编写类似以下的代码：

map.showsCompass = true
map.showsTraffic = true
map.showsScale = true

通过以上设置，地图的左上角将显示比例尺，右上角将显示指南针（需要旋转地图才能显示指南针）。

7. 为公交运输类型提供预计到达时间（ETA）

若希望应用在用户使用iOS地图应用时为其提供公交路线选项，可以按照以下步骤操作：
1. 标记应用为路线应用 ：创建一个单视图应用，在Xcode的“Capabilities”选项卡中，启用“Maps”部分，并标记应用能够提供的路线选项。
2. 创建Geo JSON文件 ：在应用中创建一个新的 Directions.geoJson 文件，然后前往 GeoJson.io 创建定义路线覆盖区域的多边形。将生成的内容复制并粘贴到项目中的该文件中。
3. 选择路线覆盖文件 ：编辑目标的方案，在“Run” -> “Options”中，找到“Routing App Coverage file”部分，并选择之前创建的文件。
4. 验证Geo JSON文件 ：可以前往 GeoJsonLint 验证Geo JSON文件的有效性。
5. 处理路由请求 ：在应用委托中实现 application(_:openURL:options:) 方法，处理路由请求。

func application(_ app: UIApplication,
                 open url: URL,
                 options:
  [UIApplicationOpenURLOptionsKey : Any] = [:]) -> Bool {

    guard MKDirectionsRequest.isDirectionsRequest(url) else{
        return false
    }

    // 处理URL
    let req = MKDirectionsRequest(contentsOf: url)

    guard req.source != nil && req.destination != nil else{
        return false
    }

    req.transportType = .transit
    req.requestsAlternateRoutes = true

    let dir = MKDirections(request: req)

    dir.calculateETA {response, error in
        guard let resp = response, error == nil else{
            // 处理错误
            print(error!)
            return
        }

        print("ETA response = \(resp)")

    }

    return true

}

当用户在iOS地图应用中请求公交信息时，如果地图应用无法处理该请求，将显示一个“查看路线应用”按钮。用户可以按下小导航按钮打开替代路线应用。如果用户请求的路线选项应用支持，并且起点和终点在Geo JSON文件定义的范围内，应用将显示在路线应用列表中。当用户打开应用时，应用委托将收到通知并计算预计到达时间。

8. 以公交模式启动iOS地图应用

若要以公交模式启动iOS的地图应用，可以在调用 MKMapItem 的 openMaps(with:launchOptions:) 类方法时，在选项集合中，将 MKLaunchOptionsDirectionsModeKey 键的值设置为 MKLaunchOptionsDirectionsModeTransit 。以下是实现步骤：
1. 创建项目并添加按钮 ：创建一个单视图控制器应用，在视图控制器上放置一个按钮，将其标题设置为类似“以公交模式打开地图应用”的内容，并将其连接到视图控制器。
2. 创建 MKMapItem 实例 ：对于每个 CLLocationCoordinate2D 类型的坐标，需要创建一个 MKPlacemark 实例，然后从该地标创建一个 MKMapItem 实例。

let srcLoc = CLLocationCoordinate2D(latitude: 59.328564,
                                    longitude: 18.061448)
let srcPlc = MKPlacemark(coordinate: srcLoc, addressDictionary: nil)
let src = MKMapItem(placemark: srcPlc)

let desLoc = CLLocationCoordinate2D(latitude: 59.746148,
                                    longitude: 18.683281)
let desPlc = MKPlacemark(coordinate: desLoc, addressDictionary: nil)
let des = MKMapItem(placemark: desPlc)

设置启动选项并启动地图应用 ：设置启动选项，以公交模式启动地图应用。

let options = [
    MKLaunchOptionsDirectionsModeKey : MKLaunchOptionsDirectionsModeTransit
]
MKMapItem.openMaps(with: [src, des], launchOptions: options)

9. 以飞越模式显示地图

若要以飞越模式显示地图，即地图上的区域以3D地球形式呈现，而不是2D平面地图，可以将 MKMapView 的 mapType 属性设置为 hybridFlyover 或 satelliteFlyover 。以下是实现步骤：
1. 创建项目并设置地图视图 ：创建一个单视图控制器应用，在视图上放置一个地图视图，并将其连接到代码中名为 map 的变量。
2. 设置地图类型 ：当视图加载时，确保地图类型为上述飞越模式之一。

map.mapType = .satelliteFlyover
map.showsBuildings = true

设置地图相机 ：当视图出现在屏幕上时，设置地图的相机。

let loc = CLLocationCoordinate2D(latitude: 59.328564,
                                 longitude: 18.061448)
let altitude: CLLocationDistance  = 500
let pitch: CGFloat = 45
let heading: CLLocationDirection = 90
let c = MKMapCamera(
    lookingAtCenter: loc,
    fromDistance: altitude, pitch: pitch, heading: heading)
map.setCamera(c, animated: true)

需要注意的是，该代码在真机上运行效果较好，在模拟器上可能效果不佳。运行代码后，将看到类似卫星飞越模式下的地图显示效果。

综上所述，通过以上各种方法，可以实现iOS地图与定位功能的多种需求，为用户提供更加丰富和便捷的地图体验。在开发过程中，需要根据具体需求选择合适的方法，并严格遵循权限设置和代码规范，以确保应用的稳定性和安全性。

iOS地图与定位功能开发全解析

总结与对比

为了更清晰地了解上述各项地图与定位功能的实现要点和区别，下面通过表格进行总结对比：
| 功能 | 关键方法/属性 | 权限设置 | 代码关键步骤 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 地图上显示特定位置 | addAnnotation(_:) 、 setRegion(_:animated:) | 无 | 1. 导入 MapKit 框架；2. 创建符合 MKAnnotation 协议的类；3. 设置区域和注释并添加到地图 |
| 单次请求用户位置 | requestLocation() | NSLocationWhenInUseUsageDescription | 1. 关联按钮方法；2. 设置权限描述；3. 导入框架并遵循协议；4. 实现位置管理器；5. 请求权限并处理状态变化 |
| 后台请求用户位置 | requestAlwaysAuthorization() 、 allowsBackgroundLocationUpdates | NSLocationAlwaysUsageDescription | 1. 创建项目和按钮；2. 设置权限描述；3. 启用后台模式；4. 导入框架并遵循协议；5. 创建位置管理器并设置属性；6. 请求更新并处理状态变化 |
| 自定义地图上标注的颜色 | pinTintColor | 无 | 1. 创建项目和地图视图；2. 扩展 UIColor 类；3. 创建注释类；4. 设置视图控制器协议和注释；5. 添加注释到地图；6. 返回自定义颜色视图 |
| 用自定义视图提供详细的标注信息 | detailCalloutAccessoryView | 无 | 1. 创建项目；2. 实现 mapView(_:viewForAnnotation:) 方法并设置附件视图 |
| 地图上显示交通、比例尺和指南针指示器 | showsCompass 、 showsTraffic 、 showsScale | 无 | 1. 放置地图视图并设置约束；2. 添加注释；3. 设置属性 |
| 为公交运输类型提供预计到达时间（ETA） | calculateETA(completionHandler:) | 无 | 1. 标记应用为路线应用；2. 创建Geo JSON文件；3. 选择路线覆盖文件；4. 验证文件；5. 处理路由请求 |
| 以公交模式启动iOS地图应用 | openMaps(with:launchOptions:) | 无 | 1. 创建项目和按钮；2. 创建 MKMapItem 实例；3. 设置启动选项并启动地图应用 |
| 以飞越模式显示地图 | mapType | 无 | 1. 创建项目和地图视图；2. 设置地图类型；3. 设置地图相机 |

开发流程梳理

下面通过mermaid流程图来梳理整个iOS地图与定位功能开发的大致流程：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px;
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px;

    A([开始开发]):::startend --> B(确定功能需求):::process
    B --> C{功能类型}:::decision
    C -->|地图显示特定位置| D(导入MapKit框架):::process
    C -->|单次请求用户位置| E(添加按钮并关联方法):::process
    C -->|后台请求用户位置| F(创建项目和按钮):::process
    C -->|自定义标注颜色| G(创建项目和地图视图):::process
    C -->|自定义标注详细信息| H(创建项目):::process
    C -->|显示交通等指示器| I(放置地图视图并设置约束):::process
    C -->|提供公交ETA| J(标记应用为路线应用):::process
    C -->|公交模式启动地图| K(创建项目和按钮):::process
    C -->|飞越模式显示地图| L(创建项目和地图视图):::process
    D --> M(创建符合协议的类):::process
    E --> N(设置权限描述):::process
    F --> O(设置权限描述):::process
    G --> P(扩展UIColor类):::process
    H --> Q(实现mapView方法):::process
    I --> R(添加注释):::process
    J --> S(创建Geo JSON文件):::process
    K --> T(创建MKMapItem实例):::process
    L --> U(设置地图类型):::process
    M --> N1(设置区域和注释并添加到地图):::process
    N --> O1(导入框架并遵循协议):::process
    O --> P1(启用后台模式):::process
    P --> Q1(创建注释类):::process
    Q --> R1(设置附件视图):::process
    R --> S1(设置属性):::process
    S --> T1(选择路线覆盖文件):::process
    T --> U1(设置启动选项并启动):::process
    U --> V(设置地图相机):::process
    N1 --> Z([完成开发]):::startend
    O1 --> Z
    P1 --> Z
    Q1 --> Z
    R1 --> Z
    S1 --> Z
    T1 --> Z
    U1 --> Z
    V --> Z

注意事项与最佳实践

在开发iOS地图与定位功能时，有一些注意事项和最佳实践需要遵循：
1. 权限管理
- 始终向用户清晰解释为何需要获取其位置信息，确保权限描述准确且有意义。
- 根据实际需求选择合适的权限类型，如仅在前台使用位置信息时选择 NSLocationWhenInUseUsageDescription ，需要后台更新时选择 NSLocationAlwaysUsageDescription 。
2. 性能优化
- 在请求用户位置时，合理设置 desiredAccuracy 属性，避免过高的精度要求导致不必要的电量消耗。
- 对于地图上的注释和视图，尽量使用可重用的视图，如 dequeueReusableAnnotationView 方法，以提高性能。
3. 错误处理
- 在处理位置请求和路由请求时，要充分考虑可能出现的错误情况，并在相应的委托方法中进行合理处理，如在 locationManager(_:didFailWithError:) 和 calculateETA 的回调中处理错误。
4. 兼容性
- 不同的iOS版本可能对地图和定位功能有细微的差异，在开发过程中要进行充分的测试，确保在各种设备和系统版本上都能正常工作。
- 对于一些依赖网络的功能，如获取交通信息和计算ETA，要考虑网络不稳定的情况，做好错误提示和重试机制。

拓展与展望

随着iOS系统和地图技术的不断发展，地图与定位功能还有很多可以拓展的方向：
1. 增强现实（AR）与地图结合 ：可以将地图信息与AR技术相结合，为用户提供更加直观和沉浸式的地图体验，例如在现实场景中显示导航指示和周边信息。
2. 大数据与智能推荐 ：利用用户的位置数据和行为数据，结合大数据分析和人工智能算法，为用户提供更加个性化的地图推荐和服务，如推荐附近的餐厅、景点等。
3. 多平台适配 ：开发跨平台的地图应用，让用户在不同的操作系统和设备上都能享受到一致的地图体验，提高应用的覆盖面和用户量。

总之，iOS地图与定位功能开发是一个充满挑战和机遇的领域，开发者可以根据自身的需求和创意，不断探索和创新，为用户带来更加优质的地图应用。通过合理运用上述介绍的各种功能和方法，结合注意事项和拓展方向，能够开发出更加稳定、高效、功能丰富的地图应用。