代码实现地图截图功能

问题描述：已知左上角点(lon1,lat1)，右下角点(lon2,lat2)，以及当前地图的放大倍数zoom，把左上角点到右下角点之间的地图区域保存成图片。

一、基础知识

一般的地图是由一张张瓦片式的图片拼成的，就像装修时铺地砖一样。而且这些瓦片都是正方形的，比较普遍的大小是256*256。当zoom为0时，整个世界的地图就是一张256*256的图片。当zoom为1时，世界地图就被切成了2^1*2^1=4块。以此类推，当zoom为10时，横向和纵向都分了2^10=1024份，也就是总共有1024*1024块了。

瓦片坐标以左上角为(0,0)，右边的一块是(1,0)，下边的一块是(0,1)。

百度、高德、Google、天地图、OpenStreet等地图提供方都有根据瓦片坐标来获取图片的URL，以天地图为例，其URL形式为：

http://t1.tianditu.gov.cn/DataServer?T=vec_w&x={x}&y={y}&l={z}

上面的x、y就是瓦片坐标，而z是zoom。http://t1.tianditu.gov.cn/DataServer?T=vec_w&x=13350&y=7111&l=14这个URL能下载到的图片如下图所示（实际URL里还有一些用户信息，需要到地图官网注册哦）：

二、地理坐标转瓦片坐标

我们已知点的经纬度，那这个点在哪块瓦片上呢？我们需要把地理坐标转换到瓦片坐标。公式如下：

使用C#代码实现为：

private void GetTile(int zoom, double lon, double lat, out double tileX, out double tileY)
{
    tileX = ((lon + 180.0) / 360.0 * (1 << zoom));
    tileY = ((1.0 - Math.Log(Math.Tan(lat * Math.PI / 180.0) +
            1.0 / Math.Cos(lat * Math.PI / 180.0)) / Math.PI) / 2.0 * (1 << zoom));
}

实际上公式里用到取整，但我们暂时保留小数，后面小数是有作用的。

我们把左上角和右下角的地理坐标转换后，得到瓦片坐标(x1,y1)和(x2,y2)，利用这个坐标我们就能把图片都下载下来。

GetTile(zoom, lon1, lat1, out double x1, out double y1);
GetTile(zoom, lon2, lat2, out double x2, out double y2);

三、剔除多余部分

我们所截的图片，肯定不会刚刚好是整块瓦片的，如下图所示：

红框是我们所截的图片，那我们需要用到(420,215)、(421,215)、(420,216)、(421,216)四张瓦片。当保存成图片时，我们需要把不需要的部分剔除。

在上面的代码里，我们得到的瓦片坐标是有小数部分的。举个例子，我们红框的左上角，可能对应的瓦片坐标是(420.9,215.4)。对于左上角的瓦片，假设我们要截取的矩形是(x,y,w,h)，那么

x=0.9*256

y=0.4*256

w=256-x

h=256-y

下面是4个边距的计算代码：

int TILE_SIZE = 256;
int BLOOD = 0;//出血位，如果需要比截取区域稍微大一点的时候用

int ix1 = (int)x1;
int iy1 = (int)y1;
int ix2 = (int)x2;
int iy2 = (int)y2;

int margin_left = (int)((x1 - ix1) * TILE_SIZE - BLOOD);
margin_left = margin_left < 0 ? 0 : margin_left;
int margin_right = (int)((1 + ix2 - x2) * TILE_SIZE - BLOOD);
margin_right = margin_right < 0 ? 0 : margin_right;
int margin_top = (int)((y1 - iy1) * TILE_SIZE - BLOOD);
margin_top = margin_top < 0 ? 0 : margin_top;
int margin_bottom = (int)((1 + iy2 - y2) * TILE_SIZE - BLOOD);

四、完整代码

完整代码如下：

GetTile(zoom, lon1, lat1, out double x1, out double y1);
GetTile(zoom, lon2, lat2, out double x2, out double y2);

int TILE_SIZE = 256;
int BLOOD = 0;//出血位，如果需要比截取区域稍微大一点的时候用

int ix1 = (int)x1;
int iy1 = (int)y1;
int ix2 = (int)x2;
int iy2 = (int)y2;

int margin_left = (int)((x1 - ix1) * TILE_SIZE - BLOOD);
margin_left = margin_left < 0 ? 0 : margin_left;
int margin_right = (int)((1 + ix2 - x2) * TILE_SIZE - BLOOD);
margin_right = margin_right < 0 ? 0 : margin_right;
int margin_top = (int)((y1 - iy1) * TILE_SIZE - BLOOD);
margin_top = margin_top < 0 ? 0 : margin_top;
int margin_bottom = (int)((1 + iy2 - y2) * TILE_SIZE - BLOOD);

int bmp_w = (ix2 - ix1 + 1) * TILE_SIZE - margin_left - margin_right;
int bmp_h = (iy2 - iy1 + 1) * TILE_SIZE - margin_top - margin_bottom;

Bitmap big_bmp = new Bitmap(bmp_w, bmp_h);
Graphics graphics = Graphics.FromImage(big_bmp);

for (int i = ix1; i <= ix2; i++)
{
    for (int j = iy1; j <= iy2; j++)
    {
        WebClient client = new WebClient();
        client.Headers.Add("Accept: */*");
        client.Headers.Add("User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 7.0; Windows NT 5.1; Trident/4.0; .NET4.0E; .NET4.0C; InfoPath.2; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.0.04506.648; .NET CLR 3.5.21022; .NET CLR 3.0.4506.2152; .NET CLR 3.5.30729; SE 2.X MetaSr 1.0)");
        client.Headers.Add("Accept-Language: zh-cn");
        client.Headers.Add("Accept-Encoding: gzip, deflate");
        client.Headers.Add("Cache-Control: no-cache");

        string url = string.Format("http://t1.tianditu.gov.cn/DataServer?T=vec_w&x={0}&y={1}&l={2}&tk=*******************", i, j, zoom);//*******************是用户信息，需要到官网获取
        byte[] data = client.DownloadData(url);
        MemoryStream ms = new MemoryStream(data);
        Bitmap bmp = new Bitmap(ms);

        int source_x = 0;
        int source_w = TILE_SIZE;
        if (i == ix1)
        {
            source_x = margin_left;
            source_w = TILE_SIZE - margin_left;
        }
        else if (i == ix2)
        {
            source_w = TILE_SIZE - margin_right;
        }
        int source_y = 0;
        int souce_h = TILE_SIZE;
        if (j == iy1)
        {
            source_y = margin_top;
            souce_h = TILE_SIZE - margin_top;
        }
        else if (j == iy2)
        {
            souce_h = TILE_SIZE - margin_bottom;
        }

        int target_x = 0;
        if (i != ix1)
        {
            target_x = (i - ix1) * TILE_SIZE - margin_left;
        }
        int target_y = 0;
        if (j != iy1)
        {
            target_y = (j - iy1) * TILE_SIZE - margin_top;
        }

        graphics.DrawImage(bmp, target_x, target_y, new Rectangle(source_x, source_y, source_w, souce_h), GraphicsUnit.Pixel);

        bmp.Dispose();
        ms.Close();
    }
}

big_bmp.Save(@"D:\result.png");
graphics.Dispose();
big_bmp.Dispose();