栅格重投影（投影变换）

最新推荐文章于 2025-04-29 08:46:08 发布

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分类专栏： OpenLayers

原文链接：https://openlayers.org/en/latest/doc/tutorials/raster-reprojection.html

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OpenLayers能够在不同的坐标系统中显示来自WMS、WMTS、静态图像和许多其他源的栅格数据。图像的地图重投影直接发生在web浏览器中。在任何Proj4js支持的坐标参考系统中都是可视的，并且以前不兼容的图层现在可以组合和叠加。

使用：

API的使用非常简单。只需在ol/View中指定正确的投影（例如使用EPSG代码）：

import {Map, View} from 'ol';
import TileLayer from 'ol/layer/Tile';
import TileWMS from 'ol/source/TileWMS';

var map = new Map({
  target: 'map',
  view: new View({
    projection: 'EPSG:3857', // 视图投影
    center: [0, 0],
    zoom: 2
  }),
  layers: [
    new TileLayer({
      source: new TileWMS({
        projection: 'EPSG:4326', // 数据源投影
        url: 'http://demo.boundlessgeo.com/geoserver/wms',
        params: {
          'LAYERS': 'ne:NE1_HR_LC_SR_W_DR'
        }
      })
    })
  ]
});

如果一个源（基于ol/source/TileImage或ol/source/Image）有一个投影不同于当前ol/View的投影，那么重投影会在底层自动发生。

示例：

自定义投影：

使用自定义投影的最简单方法是将Proj4js库添加到项目中，然后使用proj4定义字符串定义投影。可用以下命令安装：

npm install proj4

以下示例显示了英国国家电网的定义：

import proj4 from 'proj4';
import {get as getProjection, register} from 'ol/proj';

proj4.defs('EPSG:27700', '+proj=tmerc +lat_0=49 +lon_0=-2 +k=0.9996012717 ' +
    '+x_0=400000 +y_0=-100000 +ellps=airy ' +
    '+towgs84=446.448,-125.157,542.06,0.15,0.247,0.842,-20.489 ' +
    '+units=m +no_defs');
register(proj4);
var proj27700 = getProjection('EPSG:27700');
proj27700.setExtent([0, 0, 700000, 1300000]);

改变视图投影：

要切换投影以显示地图，你必须在在ol/Map上设置一个新的ol/View并选择投影：

map.setView(new View({
  projection: 'EPSG:27700',
  center: [400000, 650000],
  zoom: 4
}));

TileGrid和Extents：

当需要重投影时，新瓦片（在目标投影中）将在从原始源瓦片（Source Tiles）的底层创建。重投影瓦片的TileGrid默认使用ol/ TileGrid ~getForProjection(projection)在内部构造。投影应该有定义的范围（见上面），这样才能正常工作。

另外，一个自定义的目标TileGrid可以手动构造，并使用ol/source/TileImage~setTileGridForProjection(projection, tileGrid)在源实例上设置。当重投影到指定的投影而不是创建默认投影时，将使用这个TileGrid。在某些情况下，这可以用来优化性能（通过调整瓦片大小）或视觉质量（通过指定分辨率）。

工作原理：

重投影过程是基于三角形的——目标栅格被分割成有限数量的三角形，这些三角形的顶点使用ol/proj功能进行转换（proj4js通常用于定义自定义转换）。三角形内像素的重投影用仿射变换近似（通过canvas 2d context使用硬件加速渲染）：

通过这种方式，我们可以在几乎任何硬件上（使用canvas 2d支持）用相对较少的实际转换计算以支持来自proj4js（甚至自定义转换函数）的广泛投影。

重投影的精度受到三角形数量的限制。

重投影过程保留了源（png或gif）提供的栅格数据的透明度，重投影生成的间隙和无数据像素自动透明。

动态构网：

上面的图像显示了一个明显的错误（尤其是在边缘），当原始图像（左：EPSG:27700）仅用有限数量的三角形（右：EPSG:3857）进行转换。通过增加使用的三角形数量，可以使误差最小化。

由于一些转换需要更详细的三角网，动态构网过程自动测量重投影误差，并迭代细分，以满足特定的误差阈值：

为了调试，可以通过ol.source.TileImage#setRenderReprojectionEdges(true)启用重投影边缘的渲染。

高级设置：

构网精度阈值：

默认的构网误差阈值以像素为单位由ERROR_THRESHOLD（0.5像素）给出。如果需要为不同的源定义不同的阈值，则可以在构造瓦片图像源时传递reprojectionErrorThreshold选项。

按范围限制重投影地图的可见性：

重投影算法使用逆变换（从视图投影到数据投影）。对于某些坐标系统，这可能导致源数据在地图上“两次出现“。例如，当将瑞士地图从EPSG:21781重投影到EPSG:3857时，它会显示两次：一次是在欧洲的正确位置，但也会显示在靠近新西兰的太平洋上，在地球的另一边。

尽管这是逆变换在数学上正确的行为，但用户并不期望该图层在多个地方可见。一个可能的通用解决方案是计算每个顶点的前向变换，但这将显著降低性能（特别是对于计算上昂贵的转换）。

因此，一个推荐的解决方案是在视图投影中的ol.layer.Tile上定义一个适当的可见范围。在重投影演示示例中演示了如何设置这样的限制。

分辨率计算：

在确定要加载的源瓦片时，需要计算理想的源分辨率。ol/reproj~calculateSourceResolution(sourceProj, targetProj, targetCenter, targetResolution)函数计算理想值，以便在重投影过程中实现尽可能接近1:1的像素映射，然后使用其从源选择合适的缩放级别。

然而，对于整个目标缩放级别使用同一源缩放级别通常是不实际的——在世界的不同地方（例如EPSG:3857 vs EPSG:4326的极地区域），不同的投影会有明显不同的分辨率，在整个缩放级别执行单一的分辨率会导致一些贴图被放大/缩小，可能需要加载大量的源瓦片。因此，对每个重投影的贴图（在瓦片范围的中间）分别计算分辨率映射。