必应地图图片系统（Tile System）之一

微软必应地图 提供了全球地图，用户可以进行平移、放大或缩小操作。但是我们可曾考虑过，地图系统的后台是怎么工作的？在进行地图操作的时候，我们会发现并不是整个地图 一次性加载显示的，而是一块块的小地图分别显示。没错，为了使地图的浏览速度更快，地图交互更流畅，目前包括微软必应地图在内的几乎所有在线电子地图都事 先对地图图片（Tile）进行预处理。本文主要描述地图映射、坐标系以及地图Tile编码体系，统称为必应地图图片系统（Bing Maps Tile System）。

 

【地图映射】

为了使地图看起来是无缝（Seamless）的，并且确保来自不同数据源的卫星照片能够完美的拼接，必须有一个统一的地图映射系统，这就是必应 地图所采用的墨卡托映射（Mercator Projection）。在上一篇文章中我们已经简单介绍了Mercator Projection。通过Mercator Projection，整个地球可以展示为如下平面地图：

尽管Mercator Projection会使地球比例尺和某些区域变形，尤其在两极，它还是有不可磨灭的贡献的：

1）首先它是共形映射（Conformal Projection），即保留了物体的原有形状。这在展示卫星照片的时候很重要，因为我们所看到的正方形建筑就应该是正方形的，而不是长方形的。

2）其次它是柱状体映射，即南北极在地图的正下、上方，而东西方向处于地图的正右、左。

由于Mercator Projection在两极附近是趋于无限值得，因此它并没完整展现了整个世界，地图上最高纬度是85.05度。为了简化计算，我们采用球形映射，而不是 椭球体形状。虽然采用Mercator Projection只是为了方便展示地图，需要知道的是，这种映射会给Y轴方向带来0.33%的误差。

 

【精度和比例尺】

 为了准确显示地图，除了地图映射我们还需要指定地图精度或者比例尺。在最低地图放大级别（1级），地图是512 x 512像素。每下一个放大级别，地图的高度和宽度分别乘于2：2级是1024 x 1024像素，3级是2048 x 2048像素，4级是4096 x 4096像素，等等。通常而言，地图的宽度和高度可以由以下式子计算得到：

map width = map height = 256 * 2^ level pixels

 

地图精度表示屏幕上每个像素所代表的实际距离，例如精度为10m，表示每个像素代表10m的距离。在每个放大级别（Xoom Level）和不同纬度下，地图的精度都是不同的。假设地球直径为6378137米，地图精度（米/像素）可以由如下式子计算得到:

ground resolution = cos(latitude * pi/180) * earth circumference / map width

= (cos(latitude * pi/180) * 2 * pi * 6378137 meters) / (256 * 2^ level pixels)

地图比例尺是指测量相同目标时，地图上距离与实际距离的比例。例如，在地图比例尺为1：10万时，地图上每厘米代表地面距离为10万厘米。和地图精度一样，比例尺也随着地图放大级别和纬度的不同而不同。假设屏幕的分辨率为96dpi，比例尺可以由如下式子计算得到：

map scale = 1 : ground resolution * screen dpi / 0.0254 meters/inch

= 1 : (cos(latitude * pi/180) * 2 * pi * 6378137 * screen dpi) / (256 * 2^ level * 0.0254)

下表显示了在赤道上，不同放大级别下对应的地图精度和比例尺：