生成地图瓦片

简介

QCAD 附带两个命令行工具，用于创建地图瓦片，供 Leaflet 等在线地图显示使用。Leaflet 是一个用于在浏览器中处理交互式地图的 JavaScript 库。

在线呈现图形

在线地图最简单的用例是为网站访客提供一个可交互、可缩放的图形视图。

下面这个示例为任意给定的图形文件生成地图瓦片：

dwg2maptiles -z 0-6 -c -b white -hq-postfix=@2x -a -o path/to/output/directory drawing.dxf

-z 开关指定要生成的缩放级别，此处为从缩放级别 0 到缩放级别 6。这意味着从级别 0（整幅图形或自动缩放）开始，用户最多可以放大 6 次，直到达到上限。用户每放大一次，图形就放大 2 倍，因此在 6 个缩放级别下，用户最多可以放大 2^6（=64）倍。生成更多的缩放级别需要更多的时间和磁盘空间。每增加一个缩放级别，通常需要比上一级别多四倍的时间和磁盘空间来生成。

瓦片会在给定的输出目录（-o）中生成，采用地图瓦片的标准目录结构和文件命名（z/x/y.png）。

在上面的示例中，我们希望图形渲染在白色背景上（-b white）。白色线条应被校正为黑色，以确保所有线条都可见（-c）。

-hq-postfix=@2x 参数告诉 dwg2maptiles 在生成 256x256px 标准分辨率瓦片的同时，生成 512x512px 的高质量（hq、高分辨率、视网膜）瓦片。

为了进一步提高质量，我们还使用 -a 开关启用抗锯齿。

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生成地理参考地图瓦片

dwg2maptiles 也可用于生成世界地图的精确叠加层。为此，通常需要将图形从局部坐标系转换为在线地图常用的 Web 墨卡托（Web Mercator）坐标。

QCAD Professional 附带一个独立的命令行工具，用于将图形从一个坐标参照系（CRS）转换到另一个：dwgmapconvert。

dwgmapconvert 通常用于将给定图形文件中的所有坐标从已知的局部坐标系转换到 EPSG:3857（有时称为 “Web Mercator”）坐标系。这是大多数在线地图（例如 Google 地图或 mapbox）所使用的坐标系。要将图形用作 dwg2maptiles 的输入并生成地理参考地图瓦片，图形需要采用 EPSG:3857 坐标系。

在 EPSG:3857 坐标系中，整幅世界地图在缩放级别 0 时正好落入一个 20037508.3427892m 的正方形内。如果将图形转换到此坐标系，图形会被变换为恰好落入该世界正方形，并且位于正确的投影世界坐标处。

例如，如果某图形是在 EPSG:2056（也称 LV95，瑞士局部坐标系）中创建的，则可以使用 dwgmapconvert 将其转换为 EPSG:3857，方法如下：

dwgmapconvert -segment-length=0.5 -crs-in=EPSG:2056 -crs-out=EPSG:3857 -f -o drawing_epsg3857.dxf drawing_epsg2056.dxf

由于地图投影通常是非线性的，曲线和较长的直线需要被拆分为小线段，然后才能以非线性方式进行投影。如果提供了 -segment-length 开关，dwgmapconvert 会使用给定的分段长度自动进行分段。分段长度以原始图形的图形单位指定（此处为米）。

-crs-in 用于指定输入坐标系，此处为 EPSG:2056。

-crs-out 用于指定输出坐标系，如果输出稍后要用于 dwg2maptiles，则必须为 EPSG:3857。

dwgmapconvert 支持将 LV95 作为输入、将 WebMercator 作为输出。

其他坐标系将在未来版本中添加，或者可由用户添加。

要添加对新坐标系的支持，必须提供两个方程，用于将坐标从新坐标系转换到 WGS84（经度/纬度，类似于 GPS 坐标）。

新坐标系可以添加到名为 CRS.json 的 JSON 配置文件中，该文件位于所使用的 QCAD 安装的 “scripts” 文件夹内。下面是一个配置了 LV95 坐标系的 CRS.json 文件示例。为了能够将 LV95 用作 dwgmapconvert 工具的输入，我们需要在 “toWgs84” 部分提供 x 和 y 坐标转换的方程。此处我们还使用了两个辅助变量 x_ 和 y_，它们必须在 x 方程中初始化，以便在两个方程中都可访问。

我们也可以提供一个 “fromWgs84” 部分，以允许从其他坐标系转换到 LV95。这两个部分都是可选的，取决于你想支持的转换方向。

{
  "CRS" : [
    {
      "id" : "EPSG:2056 CH1903+ / LV95",
      "toWgs84" : {
        "x": "x_ = (y-1200000)/1000000; y_ = (x-2600000)/1000000; (2.6779094 + 4.728982*y_ + 0.791484*y_*x_ + 0.1306*y_*x_*x_ - 0.0436*y_*y_*y_) * 100 / 3",
        "y": "(16.9023892 + 3.238272*x_ - 0.270978*y_*y_ - 0.002528*x_*x_ - 0.0447*y_*y_*x_ - 0.0140*x_*x_*x_) * 100 / 36"
      },
      "aliases" : [ "LV95", "Swiss" ]
    }
  ]
}

生成地图瓦片

将图形转换为 EPSG:3857 坐标后，我们就可以使用 dwg2maptiles 为 leaflet 中的叠加图层生成瓦片：

dwg2maptiles -web-mercator -skip-empty -hq-postfix=@2x -z 22 -b transparent -o path/to/output/directory drawing_epsg3857.dxf

请注意，我们需要向 dwg2maptiles 传递 -web-mercator 开关，以告知它不应执行自动缩放，而应按照文件中现有的精确 EPSG:3857 坐标生成地图叠加层。

-skip-empty 告诉 dwg2maptiles 不要生成不包含任何图形部分的瓦片。若不使用此开关，每个缩放级别将生成 2^zoomLevel 个瓦片。对于缩放级别 22，那将是 4’194’304 个瓦片。由于叠加图形很可能只覆盖世界地图的极小一部分，因此在创建叠加地图时应始终使用此开关。

-b transparent 将背景设为透明，这样地图就可以用作现有世界地图（例如 Google 地图、mapbox 等）的叠加层。为了控制黑色或白色线条的显示颜色，可以分别使用 -b "#00ffffff"（白色透明背景，黑色线条）或 -b "#00000000"（黑色透明背景，白色线条）将背景设为黑色透明或白色透明。在这种情况下，请务必同时传递 -c 开关以强制自动颜色校正。

参数 -hq-postfix=@2x 可用于在生成常规 256px 瓦片的同时生成高分辨率瓦片（512px）。推荐使用 “@2x” 这一值，它被广泛用于高分辨率瓦片，在 leaflet 中也是如此。使用此开关后，对于每个低分辨率瓦片 “N.png”，都会创建一个高分辨率瓦片 “[email protected]”。

使用多个进程（和 CPU 核心）

生成地图瓦片可能是一项 CPU 密集型任务，具体取决于缩放级别、图形复杂度和其他设置。

为了更快地生成地图瓦片，你可以将任务分配到多个可用的 CPU 核心上。为此，dwg2maptiles 提供了 -s 开关，只生成所需瓦片的一个切片。-s 开关需要两个以逗号分隔的参数：要生成的切片以及所用切片的总数。例如 -s 1,4 将生成总共四个切片中的第一个切片。要使用四个 CPU 核心生成上述示例的所有瓦片，可以运行：

dwg2maptiles -web-mercator -skip-empty -hq-postfix=@2x -z 22 -s 1,4 -b transparent -o path/to/output/directory drawing_epsg3857.dxf &
dwg2maptiles -web-mercator -skip-empty -hq-postfix=@2x -z 22 -s 2,4 -b transparent -o path/to/output/directory drawing_epsg3857.dxf &
dwg2maptiles -web-mercator -skip-empty -hq-postfix=@2x -z 22 -s 3,4 -b transparent -o path/to/output/directory drawing_epsg3857.dxf &
dwg2maptiles -web-mercator -skip-empty -hq-postfix=@2x -z 22 -s 4,4 -b transparent -o path/to/output/directory drawing_epsg3857.dxf &
wait

当然，你也可以按缩放级别划分任务，或者仅对更高的缩放级别使用切片，而用单个进程处理所有较低（成本较低）的缩放级别，等等。

示例

一个交互式示例为瑞士苏黎世州的地图提供了两个叠加图层：受保护的森林区域和野生动物走廊。原始数据采用 EPSG:2056（LV95）坐标，并使用 dwgmapconvert 转换为 EPSG:3857。

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