C++(Qt)-GIS开发-QGraphicsView显示在线瓦片地图

mahuifa2024-08-31 18:17

C++(Qt)-GIS开发-QGraphicsView显示在线瓦片地图

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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

    cpp 复制代码 
    #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

    cpp 复制代码 
    /********************************************************************
 * 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

    cpp 复制代码 
    #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

    cpp 复制代码 
    #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

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