移动端地图技术分享

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本人现就任于国内某地图导航公司，这篇文章是我前段时间在公司组织技术分享的一个PPT，文章内容也主要由这个PPT的内容为主，经过这篇文章能够很好的帮你了解地图导航这个行业的相关技术。

PPT内容主要包括地图相关专业知识、百度和高德SDK总体框架、数据来源、行业概览等组成。其中关于地图引擎相关的技术知识，我向公司地图引擎开发同事求证过，这个PPT也给他们看过，也帮忙指出了其中的一些问题。

这篇文章主要用于分享，其中若是有什么问题，还请多多指出，谢谢！

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地图开发专业知识

经纬度

经纬度是一种地理坐标系统，主要用来表示地球的球面坐标系，经纬度能够定位地球的任何一个位置。南北方向的称为纬度，东西方向称为经度。

纬度：赤道纬度周长最长，离赤道越远纬度周长越短，也就更加靠近南北极。赤道以南称为南纬，赤道以北称为北纬。纬度取值范围是0-90，赤道纬度最小为0，两级最大。

经度：经度也叫子午线，任意两条经线长度相等，起始点都在南北极。经度以本初子午线为区分，以东称为东经，以西称为西经，东经为正数，西经为负数。经度取值范围在0-180，本初子午线为0。东经180度也就是西经180度就是白令海峡，白令海峡就是国际换日线，日期相差一天。

按照经度，地球被分为24个时区，每一个时区又有分，分又包含秒。

投影

作地图，投影的概念很重要。咱们的地球是圆形的，地球的坐标是一个球面坐标，球面坐标是三维坐标(x、y、z)，而咱们的地图是是二维的(x、y)，须要将球面的三维坐标转换为平面的二维坐标。

坐标转换久用到了投影的概念，经常使用的投影有：圆柱投影、圆锥投影、方位投影，而在咱们地图导航中使用墨卡托投影。

墨卡托投影

百度、高德、Google都使用墨卡托投影，墨卡托投影有一个很大的弊端，就是在高纬度(南纬、北纬)地区产生巨大的变形。变形比较严重的地方在于俄罗斯、格林兰岛、非洲、南极洲等高纬度地区。

上面五个国家分别是：俄罗斯、澳大利亚、中国、巴西、加拿大 咱们将这五个国家放在一个纬度，来比较这五个国家，发现相差并不太大。可是若是放在上面那张图中，俄罗斯顶好几个中国大小。

国外开发者开发了一个网站，这个网站能够将不一样国家拉到同一个纬度，这时候就能显示出真正比例的国家面积。 网站地址：http://thetruesize.com/

古德投影

古德投影能够避免地图变形的问题，这种投影将地图分为几个部分，而后沿赤道将几个部分链接在一块儿。咱们发现上面的格林兰岛已经被分为两部分，这种投影并不适合用于开发，并且看起来效果也不太好看。

金字塔模型

把一张世界地图显示到手机里是不可能的，因此就引入了金字塔模型的概念(也就是比例尺)，咱们能够根据不一样的缩放比例，显示不一样的分辨率。

在地图应用中，咱们用手指缩放和放大地图，地图显示大小的变换，都是基于金字塔模型来组织瓦片图的。

瓦片坐标系

和金字塔模型配合使用的就是瓦片坐标系，在不一样的缩放等级下，同一块区域瓦片个数也是不同的。

瓦片越多就表明这一区域显示越详细，缩放比例也就越大。瓦片坐标系在2D和3D的场景下都会被使用，咱们在网络很差的状况下能够看到地图瓦片的加载过程以及瓦片的大小、位置。

坐标加密

• CLLocationManager中的经纬度加密(WGS-84)
• MKMapView中的经纬度加密(GCJ-02)
• 高德SDK中的经纬度加密(GCJ-02)
• 百度SDK中的经纬度加密(使用GCJ-02再次加密，叫作BD-09)

根据中国法律规定，地图提供商必须对地图经纬度进行偏移，国测局制定了一套加密标准，就是经常使用的GCJ-02。经纬度坐标加密主要有两种格式，GPS坐标系 (WGS-84) 和火星坐标系 (GCJ-02) ，加密算法是开源的，能够搜索到。

国际经纬度坐标标准为WGS-84，国内必须至少使用国测局制定的GCJ-02，对地理位置进行首次加密。因为每家导航SDK提供方加密都不统一，因此百度、高德、谷歌多家地图数据并不统一，须要再次进行转换。

地图定位

移动端定位方式主要有三种：GPS、Wi-Fi、基站，可是android和iOS还不太同样，android可让用户选择和设置那种定位方式，可是iOS是由系统为咱们选择的，咱们没有操做定位方式的权限。iOS不容许有第三方定位，因此如今地图应用都是对系统定位进行的封装。若是有GPS信号，iOS系统会优先选择GPS方式定位，而后是Wi-Fi定位，若是Wi-Fi信号很差就会选择基站定位。

在定位中精确度最高的是Google，Google利用大数据分析，记录每一次利用Google地图的定位。下次再次定位时，直接根据Mac地址等信息进行分析，提升定位精确度。

比较悲催的一个问题就是，有一些比较老的iOS机器，没有GPS定位模块，例如一些老版本iPad，这种设备在没有Wi-Fi的状况下是没法定位的。

地理编码和逆地理编码

地理编码：即地理解析，由详细的结构化地址获得对应的经纬度信息，例如北京市海淀区中关村南大街27号的地址，就能够获取到一个惟一的经纬度信息。

逆地理编码：即逆地理解析，由一个经纬度信息获取一个结构化地址信息，例如lng:116.31985,lat:39.959836经纬度，就能够获取到相似于上面的地理信息。

在iOS系统API、高德SDK、百度SDK中，都为咱们提供了地理编码和逆地理编码API，可是须要注意经纬度的转换，不一样地图SDK返回的经纬度加密方式不一样，咱们在传入经纬度参数和接收经纬度参数时，都须要作转换。

地图数据来源

国内比较活跃的数据采集商主要是高德和四维图新两家，百度没有数据采集资质(最近收购了道道通)，因此数据主要依赖于四维图新。

四维图新和国家测绘局合做比较密切，数据来源主要是国家测绘局提供，也有部分本身测绘的数据。高德测绘和航拍能力还不错，主要本身测绘数据，部分数据也依赖国测局提供。数据测绘单位互相之间都有合做，会相互购买本身没有的数据。

在中国，谷歌地图或苹果地图等地图开发商，数据来源几乎都是这两家公司。

POI数据

POI数据是一种矢量数据，包括美食、商店、银行、加油站等都是POI数据，在地图上通常都以气泡或大头针表示。

数据采集能够经过车载GPS摄像机采集，或从服务性互联网企业抓取或购买，因为百度和高德提供了对外的SDK，经过用户使用地图SDK也能够获取一些数据。

百度的地图数据主要依赖于四维图新和道道通，高德地图主要以自采为主。通常这些数据也会和大众点评、携程、口碑等互联网服务商购买，相互之间也会购买POI数据。

栅格－2D地图

2D场景：轻地图应用，简单的位置分享、兴趣点标注、线路展现等。2D模型展现效果不太好，在缩放比例较小的状况下，看起来比较模糊(缩放比例大一些看起来清晰度还能够)。

栅格模型对于某一个地方的描述，是经过不少层图片叠加组成的，每层表明不一样信息(例如道路)。栅格模型通常都会先渲染一个底图，而后是在底图的基础上叠加路况、POI等图层。

珊格图都是在服务器预处理的图片，从服务器下载处理好的图片到本地进行拼接便可，因为下载到本地是图片，本地不能再对图层进行更改。对于性能上来讲，服务器进行图片合成性能消耗较大，可是客户端性能消耗比较小，内存占用也比较小，用起来会比较流畅。

矢量－3D地图

3D场景：重地图应用，以LBS为核心功能，须要离线地图、更好的渲染效果、app内导航的。好比打车应用、出行导航类应用，3D模型渲染后的效果比较好，通常使用导航功能都必须用这个3D模型。

矢量数据是从服务器将地图数据下载下来，而后在客户端进行合成绘制的，因此咱们能够对地图的显示进行控制，可定制性更强。矢量图看起来更佳清晰，渲染效果比较好。可是矢量图对手机性能消耗很厉害，手机内存占用比较高，CPU、GPU消耗都很大。对于服务器性能消耗就比2D场景性能小一些，由于服务器只是加载原始数据和向客户端进行传输，将合成绘制等这些图层渲染的绘制处理交给客户端来作。提升了客户端灵活性和更好的效果，牺牲了客户端的性能，有利有弊。

三维地图

三维地图是以三维地图数据为基础开发的，三维地图看起来更佳立体化，地图上能够呈现出立体建筑及阴影的效果，并且地图随着用户的操做，楼宇的角度、阴影等效果也会随之发生变化。

在三维地图过渡过程当中，也出现过假三维地图。这种地图只能进行平面平移，不能进行旋转操做，是数据平面地图和三维地图过渡的产物。

国外地图

百度地图目前已经能够支持部分国家的国外地图服务，例如新加坡、韩国、日本、泰国等国家。能够在最新的百度地图app上直接查看、搜索这些国家的一些POI，以及使用导航等功能。

目前为止只有百度一家支持国外地图服务，高德暂时不支持这项服务。在百度和高德不支持的地方，因为服务器没有数据，因此不会作渲染，看起来白白的一片。

实景地图

实景地图最开始是Google研发的，这项技术须要软件和硬件相互的配合，以及大量的数据处理才能完成。

采集实景须要各式实景采集工具，包括汽车采集、自行车采集、人力采集等，这主要是因为须要应对各类采集地点。采集时将数据实时绑定GPS位置，这样就清楚是在哪一个位置采集的。

数据采集后须要工程师将数据进行复杂处理，才能造成咱们看到的实景数据。实景数据通常都是静态的，并且不是实时更新的。实景数据为了保护被采集人的用户隐私，须要对关键部位进行模糊处理，例如脸、车牌照等。

室内地图

室内定位是一种结合3D定位的定位模式，这种定位能够在室内进行定位。室内定位直接定位某个商铺在几楼的某个位置，并且能够选择楼层。

在传统的定位中，楼内因为是多层，会致使定位重叠的问题，并且楼内GPS信号也不太好甚至没有。因此出现了一些新技术来实现楼内定位：AGPS(辅助全球卫星定位系统)、Wi-Fi指纹定位、zigbee芯片定位、RFID智能标签技术、以及苹果推出的ibeacon，其中高德使用的是Wi-Fi指纹定位技术。

百度热力图

首先是由百度率先支持热力图功能，热力图功能预示着大数据时代愈来愈近。热力图是根据百度地图移动客户端和SDK在这些地区的使用状况推断出来的，这些推断数据能够是网络请求、打开次数等，经过这些数据推断出人员分布。经过以前百度在CCTV的报道来看，经过这些数据甚至能够预测景区拥堵，防止大型踩踏等群体性事件。

热力图随着同一区域的密集程度变化，颜色随之变深。可是因为统计方式的特色，统计的数据并不太准确，例如白天和夜间就有很大区别，只是看成参考。

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地图SDK架构

高德SDK结构

Annotation：单点标注，继承自UIView，可使用UIView的一些基础属性，引入了重用机制(百度也是一样的实现，包括一些打车软件的小车，都是使用Annotation实现)。

Overlay：多点标注，引擎直接渲染，能够经过SDK的API自定义UI，多点标注用于标识路线或某一个区域。

Other：云搜索，地理编码和逆地理编码，导航路径规划，定位，POI搜索等。

MapKit和高德SDK区别

右边图片的高德logo是黑色，而且显示在右下角，这是iOS系统的MapKit.framework

左边图片的高德logo是蓝色，而且显示在左下角，这是高德本身的SDK。

苹果的MapKit只是使用了高德的数据，可是API是苹果本身开发的。

百度地图SDK框架

跨平台引擎：

• 百度地图的地图引擎使用openGLES绘制
• 可以运行于支持C++的手机系统平台
• 不一样平台对应用层保持一致的API接口
• 提供可以知足应用层的基础数据结构
• 尽可能少的依赖系统接口，提升可移植性
• 灵活性和可扩展性

百度地图对于高德地图来讲，增长了一些实用性的功能，例如热力图、骑行、个性化地图等。这些功能都是高德所没有的，固然高德也有一些很不错的功能，二者各有优势。

百度地图和高德地图都有2D和3D功能，2D纯平面展现，没有楼宇拔高效果。

百度地图SDK框架

百度SDK主要模块划分：

• 地图(基础功能，地图显示以及操做和各类覆盖物图层)
• 检索(POI，地理编码、路径规划等)
• 定位(提供独立定位模块，经纬度根据国测局二次加密)
• 工具(调用百度客户端，坐标转换等)
• 周边雷达(检索用户信息，查找附近的人，主要用于社交)
• LBS云(区域检索，百度服务器存储数据，能够本身操做，属于开发者自有数据)

百度SDK分为六个大的模块，能够按照需求下载对应的模块，这样使下载下来的SDK体积变小。

百度鉴权认证策略：用户能够经过两种方式与百度开放云进行交互，包括认证方式和匿名方式。在SDK中不少地方都用到了鉴权认证，例如加载地图时认证不经过不会显示地图，百度比较看重SDK的鉴权。

图层渲染

百度地图渲染分为多个图层渲染，每一个图层渲染的目标也不同，地图上自定义标注和覆盖物统称为地图覆盖物，多个图层叠加起来造成矢量图。百度地图SDK地图等级目前为19级，能够根据缩放等级的不一样渲染建筑物、道路、河流、学校、公园等内容。

百度地图支持多点触摸、双击放大、多点缩小、旋转等手势操做。而且支持画点、折线、圆、多边形等操做，而且能够自定义热力图、瓦片图等。

百度个性化地图

百度地图在16年1月份推出了个性化地图，SDK提供了个性化地图模版，经过地图模版更改底图颜色和样式。从百度开发者平台下载到模版，经过地图模版能够修改地面、水系、草地、道路、铁路、地铁、POI等颜色和样式，而后调用SDK提供的方法读取该模版便可。

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地图产业链

第一张图是一份14年的统计报告，这份统计报告统计不太全面，部分导航应用没有被包含在内。

在这份统计报告中，咱们发现高德是惟一一个覆盖整条产业链的企业，在产业链的每一个环节都存在高德的身影。

2014年4月，阿里对高德完成了15亿美圆的收购，高德成为阿里旗下全资子公司。

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这篇文章是我在公司内部组织的一次技术分享，也能够说是技术分析。当时是经过一份PDF进行分享的，我将PDF发在这里，你们能够下载看看，经过PDF看更加直观。

下载地址 密码：9hsc