C++(Qt)-GIS开发-QGraphicsView显示在线瓦片地图

C++(Qt)-GIS开发-QGraphicsView显示在线瓦片地图

文章目录

• C++(Qt)-GIS开发-QGraphicsView显示在线瓦片地图
• • 1、概述
  • 2、实现效果
  • 3、主要代码
  • 4、源码地址

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1、概述

1. 支持加载显示在线瓦片地图(墨卡托投影)；
2. 瓦片切片规则以左上角为原点（谷歌、高德、ArcGis等），不支持百度瓦片规则；
3. 支持显示瓦片网格、编号信息。
4. 支持鼠标滚轮缩放切换地图层级。
5. 支持鼠标拖拽。
6. 支持显示瓦片编号、瓦片网格；
7. 支持在线程池中快速下载在线瓦片；
8. 以北纬85.05，西经-180为坐标原点【绝对像素坐标】。
9. 默认支持下载显示多格式高德、Bing、ArcGis瓦片地图。
10. 支持x/y/z、x/z/y、z/y/x任意顺序格式、quadKey格式的url。

开发环境说明

• 系统：Windows11、Ubuntu20.04
• Qt版本：Qt 5.14.2
• 编译器：MSVC2017-64、GCC/G++64

2、实现效果

3、主要代码

• geturl.h

  #ifndef GETURL_H
  #define GETURL_H
  
  #include "mapStruct.h"
  #include <qfuture.h>
  #include <qset.h>
  #include <QObject>
  
  class GetUrlInterface : public QObject
  {
      Q_OBJECT
  public:
      static GetUrlInterface* getInterface()
      {
          static GetUrlInterface interface;
          return &interface;
      }
  
  signals:
      void update(ImageInfo info);             // 传出下载的瓦片图信息
      void updateTitle(int x, int y, int z);   // 传出下载的瓦片编号
  
      void showRect(QRect rect);   // 设置显示像素范围
      void setLevel(int level);    // 设置瓦片层级
  };
  
  class GetUrl : public QObject
  {
      Q_OBJECT
  public:
      explicit GetUrl(QObject* parent = nullptr);
      ~GetUrl();
  
      void setUrl(QString url);   // 设置获取瓦片地图的源地址
      void getImg(QRect rect, int level);
      void showRect(QRect rect);
      void setLevel(int level);   // 设置瓦片层级
  
  private:
      void getTitle(QRect rect, int level);    // 获取所有需要下载的瓦片地图编号
      void getUrl();                           // 获取用于请求瓦片地图的信息
      void clear();                            // 清空内容
      void quit();                             // 退出下载
      void updateTitle(int x, int y, int z);   // 传出下载的瓦片编号
  
  private:
      QThread* m_thread = nullptr;
      QFuture<void> m_future;
      QRect m_rect;      // 显示瓦片地图像素范围
      int m_level = 5;   // 瓦片地图层级
      QString m_url;
      QSet<quint64> m_exist;        // 已经存在的瓦片地图编号
      QVector<ImageInfo> m_infos;   // 需要下载的瓦片地图信息
  };
  
  #endif   // GETURL_H

• geturl.cpp

  /********************************************************************
   * 文件名： geturl.cpp
   * 时间：   2024-05-19 14:29:30
   * 开发者：  mhf
   * 邮箱：   1603291350@qq.com
   * 说明：   瓦片地图网络请求类
   * ******************************************************************/
  #include "geturl.h"
  #include "bingformula.h"
  #include <qnetworkaccessmanager.h>
  #include <qnetworkreply.h>
  #include <QDebug>
  #include <QSet>
  #include <QtConcurrent>
  
  GetUrl::GetUrl(QObject* parent)
      : QObject{parent}
  {
      m_thread = new QThread;
      this->moveToThread(m_thread);
      m_thread->start();
  
      m_rect.setTopLeft(Bing::latLongToPixelXY(64.16, 56.115, m_level));
      m_rect.setBottomRight(Bing::latLongToPixelXY(148.66, 9.34, m_level));
      connect(GetUrlInterface::getInterface(), &GetUrlInterface::updateTitle, this, &GetUrl::updateTitle);
      connect(GetUrlInterface::getInterface(), &GetUrlInterface::showRect, this, &GetUrl::showRect);
      connect(GetUrlInterface::getInterface(), &GetUrlInterface::setLevel, this, &GetUrl::setLevel);
  }
  
  GetUrl::~GetUrl()
  {
      quit();
      clear();
  
      m_thread->quit();
      m_thread->wait();
      delete m_thread;
  }
  
  /**
   * @brief     设置瓦片地图源地址
   * @param url
   */
  void GetUrl::setUrl(QString url)
  {
      if (url.isEmpty())
          return;
  
      quit();   // 退出下载后再清空数组，防止数据竞争
      clear();
      m_exist.clear();   // 清空已下载列表
      m_url = url;
      getImg(m_rect, m_level);   // 使用默认范围、层级更新地图
  }
  
  /**
   * @brief       下载瓦片
   * @param info
   * @return
   */
  void httpGet(ImageInfo info)
  {
      QNetworkAccessManager manager;
      QSharedPointer<QNetworkReply> reply(manager.get(QNetworkRequest(QUrl(info.url))));
      // 等待返回
      QEventLoop loop;
      QObject::connect(reply.data(), &QNetworkReply::finished, &loop, &QEventLoop::quit);   // 等待获取完成
      QTimer::singleShot(5000, &loop, &QEventLoop::quit);                                   // 等待超时
      loop.exec();
  
      if (reply->error() == QNetworkReply::NoError)
      {
          QByteArray buf = reply->readAll();
          if (!buf.isEmpty())
          {
              info.img.loadFromData(buf);
              if (!info.img.isNull())
              {
                  emit GetUrlInterface::getInterface() -> update(info);
                  emit GetUrlInterface::getInterface() -> updateTitle(info.x, info.y, info.z);
                  return;
              }
          }
      }
  
      info.count++;
      if (info.count < 3)
      {
          httpGet(info);   // 下载失败重新下载
          return;
      }
      else
      {
          qWarning() << "下载失败：" << reply->errorString();
      }
  }
  
  /**
   * @brief       获取瓦片地图
   * @param rect  瓦片地图的像素范围
   * @param level 瓦片地图的级别
   */
  void GetUrl::getImg(QRect rect, int level)
  {
      if (rect.isEmpty())
          return;
      if (level > 22 || level < 0)
          return;
      m_rect = rect;
      m_level = level;
  
      if (m_future.isRunning())   // 判断是否在运行
      {
          m_future.cancel();   // 取消下载
      }
      clear();   // 清空待下载列表
  
      getTitle(rect, level);   // 获取所有需要加载的瓦片编号
      qInfo() << "获取瓦片数：" << m_infos.count();
      getUrl();                                         // 将瓦片编号转为url
      m_future = QtConcurrent::map(m_infos, httpGet);   // 在线程池中下载瓦片图
  }
  
  /**
   * @brief      设置获取瓦片地图的像素范围
   * @param rect
   */
  void GetUrl::showRect(QRect rect)
  {
      if (rect.isEmpty())
          return;
      getImg(rect, m_level);
  }
  
  /**
   * @brief       通过设置显示瓦片层级别完成缩放显示
   * @param level
   */
  void GetUrl::setLevel(int level)
  {
      if ((level < 0) || (level > 23))
      {
          return;
      }
      if (m_level != level)
      {
          m_exist.clear();   // 清空已下载列表
      }
      m_level = level;
  }
  
  /**
   * @brief       获取瓦片编号
   * @param rect
   * @param level
   */
  void GetUrl::getTitle(QRect rect, int level)
  {
      QPoint tl = Bing::pixelXYToTileXY(rect.topLeft());
      QPoint br = Bing::pixelXYToTileXY(rect.bottomRight());
  
      quint64 value = 0;
      ImageInfo info;
      info.z = level;
  
      int max = qPow(2, level);   // 最大瓦片编号
      for (int x = tl.x(); x <= br.x(); x++)
      {
          if (x < 0)
              continue;
          if (x >= max)
              break;
          info.x = x;
          for (int y = tl.y(); y <= br.y(); y++)
          {
              if (y < 0)
                  continue;
              if (y >= max)
                  break;
              value = ((quint64) level << 48) + (x << 24) + y;
  
              if (!m_exist.contains(value))
              {
                  info.y = y;
                  m_infos.append(info);
              }
          }
      }
  }
  
  /**
   * @brief 获取用于请求瓦片地图的信息
   */
  void GetUrl::getUrl()
  {
      if (m_url.contains("{x}"))   // XYZ格式
      {
          QString url = m_url;
          url.replace("{x}", "%1");
          url.replace("{y}", "%2");
          url.replace("{z}", "%3");
          for (int i = 0; i < m_infos.count(); i++)
          {
              m_infos[i].url = url.arg(m_infos[i].x).arg(m_infos[i].y).arg(m_infos[i].z);
          }
      }
      else if (m_url.contains("{q}"))   // Bing的quadKey格式
      {
          QString url = m_url;
          url.replace("{q}", "%1");
          QPoint point;
          for (int i = 0; i < m_infos.count(); i++)
          {
              point.setX(m_infos[i].x);
              point.setY(m_infos[i].y);
              QString quadKey = Bing::tileXYToQuadKey(point, m_infos[i].z);   // 将xy转为quadkey
              m_infos[i].url = url.arg(quadKey);
          }
      }
      else
      {
          qDebug() << "url格式未定义";
      }
  }
  
  /**
   * @brief 清空内容
   */
  void GetUrl::clear()
  {
      QVector<ImageInfo> info;
      m_infos.swap(info);
  }
  
  /**
   * @brief 退出下载
   */
  void GetUrl::quit()
  {
      if (m_future.isRunning())   // 判断是否在运行
      {
          m_future.cancel();            // 取消下载
          m_future.waitForFinished();   // 等待退出
      }
  }
  
  /**
   * @brief     将下载成功的瓦片编号添加进已下载列表，已经下载的瓦片在后续不进行下载
   * @param x
   * @param y
   * @param z
   */
  void GetUrl::updateTitle(int x, int y, int z)
  {
      quint64 value = (quint64(z) << 48) + (x << 24) + y;
      m_exist.insert(value);
  }

• mapgraphicsview.h文件

  #ifndef MAPGRAPHICSVIEW_H
  #define MAPGRAPHICSVIEW_H
  
  #include "graphicsitemgroup.h"
  #include "mapStruct.h"
  #include <QGraphicsView>
  
  class MapGraphicsView : public QGraphicsView
  {
      Q_OBJECT
  public:
      explicit MapGraphicsView(QWidget* parent = nullptr);
      ~MapGraphicsView() override;
  
      void setRect(int level);
      void drawImg(const ImageInfo& info);
      void clear();
  
  signals:
      void updateImage(const ImageInfo& info);   // 添加瓦片图
      void showRect(QRect rect);
      void mousePos(QPoint pos);
  
  protected:
      void mousePressEvent(QMouseEvent* event) override;
      void mouseReleaseEvent(QMouseEvent* event) override;
      void wheelEvent(QWheelEvent* event) override;
      void resizeEvent(QResizeEvent* event) override;
      void showEvent(QShowEvent* event) override;
  
  private:
      void getShowRect();   // 获取显示范围
  
  private:
      QGraphicsScene* m_scene = nullptr;
      int m_level = 5;           // 当前显示瓦片等级
      bool m_moveView = false;   // 鼠标移动显示视图
      QPointF m_pos;
      QPointF m_scenePos;
      QHash<quint16, GraphicsItemGroup*> m_itemGroup;   // 瓦片图元组
  };
  
  #endif   // MAPGRAPHICSVIEW_H

• mapgraphicsview.cpp文件

  #include "mapgraphicsview.h"
  
  #include "bingformula.h"
  #include "geturl.h"
  #include <qthread.h>
  #include <QDebug>
  #include <QFont>
  #include <QGraphicsItem>
  #include <QMouseEvent>
  #include <QScrollBar>
  #include <QWheelEvent>
  #include <QtMath>
  
  MapGraphicsView::MapGraphicsView(QWidget* parent)
      : QGraphicsView(parent)
  {
      m_scene = new QGraphicsScene();
      this->setScene(m_scene);
      this->setDragMode(QGraphicsView::ScrollHandDrag);   // 鼠标拖拽
  
      // 窗口左上角初始显示位置(中国)
      m_scenePos.setX(5700);
      m_scenePos.setY(2700);
      //    this->setMouseTracking(true);                       // 开启鼠标追踪
  
      connect(GetUrlInterface::getInterface(), &GetUrlInterface::update, this, &MapGraphicsView::drawImg);
  }
  
  MapGraphicsView::~MapGraphicsView() {}
  
  void MapGraphicsView::setRect(int level)
  {
      int w = int(qPow(2, level) * 256);
      QRect rect(0, 0, w, w);
      m_scene->setSceneRect(rect);
  
      // 将显示位置移动到缩放之前的位置
      this->horizontalScrollBar()->setValue(qRound(m_scenePos.x() - m_pos.x()));
      this->verticalScrollBar()->setValue(qRound(m_scenePos.y() - m_pos.y()));
  }
  
  /**
   * @brief       绘制瓦片图
   * @param info
   */
  void MapGraphicsView::drawImg(const ImageInfo& info)
  {
      if (!m_itemGroup.contains(info.z))   // 如果图层不存在则添加
      {
          auto* item = new GraphicsItemGroup();
          m_itemGroup.insert(info.z, item);
          m_scene->addItem(item);
      }
  
      GraphicsItemGroup* itemGroup = m_itemGroup.value(info.z);
      if (itemGroup)
      {
          itemGroup->addImage(info);
      }
  }
  
  /**
   * @brief 清空所有瓦片
   */
  void MapGraphicsView::clear()
  {
      auto* itemGroup = m_itemGroup.value(m_level);
      if (itemGroup)
      {
          delete itemGroup;
          m_itemGroup.remove(m_level);
          m_level = 0;
      }
  }
  
  void MapGraphicsView::mousePressEvent(QMouseEvent* event)
  {
      QGraphicsView::mousePressEvent(event);
  
      if (event->buttons() & Qt::LeftButton)
      {
          m_moveView = true;
      }
  }
  
  /**
   * @brief          鼠标释放
   * @param event
   */
  void MapGraphicsView::mouseReleaseEvent(QMouseEvent* event)
  {
      QGraphicsView::mouseReleaseEvent(event);
  
      if (m_moveView)   // 在鼠标左键释放时获取新的瓦片地图
      {
          emit mousePos(this->mapToScene(event->pos()).toPoint());
          getShowRect();
          m_moveView = false;
      }
  }
  
  /**
   * @brief        鼠标滚轮缩放
   * @param event
   */
  void MapGraphicsView::wheelEvent(QWheelEvent* event)
  {
      m_pos = event->pos();                          // 鼠标相对于窗口左上角的坐标
      m_scenePos = this->mapToScene(event->pos());   // 鼠标在场景中的坐标
      if (event->angleDelta().y() > 0)
      {
          m_scenePos = m_scenePos * 2;   // 放大
          m_level++;
      }
      else
      {
          m_scenePos = m_scenePos / 2;   // 缩小
          m_level--;
      }
      m_level = qBound(0, m_level, 22);                            // 限制缩放层级
      setRect(m_level);                                            // 设置缩放后的视图大小
      emit GetUrlInterface::getInterface() -> setLevel(m_level);   // 设置缩放级别
      getShowRect();
  
      // 隐藏缩放前所有图层
      for (auto itemG : m_itemGroup)
      {
          itemG->hide();
      }
  
      if (m_itemGroup.contains(m_level))   // 如果图层存在则显示
      {
          GraphicsItemGroup* itemGroup = m_itemGroup.value(m_level);
          itemGroup->show();
      }
      else   // 如果不存在则添加
      {
          auto* item = new GraphicsItemGroup();
          m_itemGroup.insert(m_level, item);
          m_scene->addItem(item);
      }
  }
  
  /**
   * @brief       窗口大小变化后获取显示新的地图
   * @param event
   */
  void MapGraphicsView::resizeEvent(QResizeEvent* event)
  {
      QGraphicsView::resizeEvent(event);
      //    getShowRect();
  }
  
  /**
   * @brief       窗口显示时设置显示瓦片的视图位置
   * @param event
   */
  void MapGraphicsView::showEvent(QShowEvent* event)
  {
      QGraphicsView::showEvent(event);
      setRect(m_level);
  }
  
  /**
   * @brief 获取当前场景的显示范围（场景坐标系）
   */
  void MapGraphicsView::getShowRect()
  {
      QRect rect;
      int w = int(qPow(2, m_level) * 256);   // 最大范围
      QPoint tl = this->mapToScene(0, 0).toPoint();
      QPoint br = this->mapToScene(this->width(), this->height()).toPoint();
      rect.setX(qMax(tl.x(), 0));
      rect.setY(qMax(tl.y(), 0));
      rect.setRight(qMin(br.x(), w));
      rect.setBottom(qMin(br.y(), w));
      emit GetUrlInterface::getInterface() -> showRect(rect);
  }

4、源码地址

• github
• gitee