地图下载器工具-Java

瓦片下载

要点1
使用瓦片的访问地址直接下载瓦片
主要用到的是HttpURLConnection去访问，为了避免被封杀ip,设置了两个请求参数referer，User-Agent，目前还未被封杀。

@Overridepublic void run() {// 定义在try外面，用于在finally关闭资源链接HttpURLConnection urlConnection = null;InputStream inputStream = null;OutputStream outputStream = null;URL url = null;try {File file = new File(downloadDir + z + File.separator + x + File.separator + y + ".jpg");url = new URL(String.format(link, (int) (Math.random() * 4), x, y, z));// 如果本地没有图片if (!file.exists()) {urlConnection = (HttpURLConnection) url.openConnection();urlConnection.setConnectTimeout(2000);urlConnection.setRequestMethod("GET");urlConnection.setRequestProperty("referer", "域名来源地址");urlConnection.addRequestProperty("User-Agent","Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:68.0) Gecko/20100101 Firefox/68.0");urlConnection.connect();if (urlConnection.getResponseCode() == 200) {if (!file.getParentFile().exists()) {file.getParentFile().mkdirs();}file.createNewFile();inputStream = urlConnection.getInputStream();outputStream = new FileOutputStream(file);byte[] bytes = new byte[1024];int len = 0;while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {outputStream.write(bytes, 0, len);}outputStream.close();inputStream.close();synchronized (failCount) {successCount++;}} else {synchronized (successCount) {logger.info("下载失败瓦片链接" + url);failCount++;}}} else {synchronized (successCount) {existCount++;}}} catch (Exception e) {synchronized (successCount) {logger.info("下载失败瓦片链接" + url);failCount++;}}}

要点2
根据经纬度与级别计算瓦片的编号。经过多次测试与计算，发现当最大经度为180时，会计算出多余并且不存在的瓦片编号，所以设置为179.99999；当纬度要是为-90或90的时候，由于极地的极大化，也可以认为是投影计算的规则，这里使用tan计算，所以会照成计算数据的不准确，按照正常的经纬度坐标系也是-85~85，所以这里做了限制。

    /*** 根据经纬度计算行列号* * @param lonlat* @param level* @return*/public static TileRowColAndCount getTileColRow(String[] lonlat, Integer level) {double maxlon = Math.max(Double.valueOf(lonlat[0]), Double.valueOf(lonlat[2])) == 180.0 ? 179.99999: Math.max(Double.valueOf(lonlat[0]), Double.valueOf(lonlat[2]));double minlon = Math.min(Double.valueOf(lonlat[0]), Double.valueOf(lonlat[2]));double maxlat = Math.max(Double.valueOf(lonlat[1]), Double.valueOf(lonlat[3])) == 90.0 ? 85.0: Math.max(Double.valueOf(lonlat[1]), Double.valueOf(lonlat[3]));double minlat = Math.min(Double.valueOf(lonlat[1]), Double.valueOf(lonlat[3])) == -90.0 ? -85.0: Math.min(Double.valueOf(lonlat[1]), Double.valueOf(lonlat[3]));long startCol = Math.round(Math.floor((minlon + 180.0) / 360.0 * (1 << level)));long endCol = Math.round(Math.floor((maxlon + 180.0) / 360.0 * (1 << level)));long startRow = Math.round(Math.floor((1.0- Math.log(Math.tan(maxlat * Math.PI / 180.0) + 1.0 / Math.cos(maxlat * Math.PI / 180.0)) / Math.PI)/ 2.0 * (1 << level)));long endRow = Math.round(Math.floor((1.0- Math.log(Math.tan(minlat * Math.PI / 180.0) + 1.0 / Math.cos(minlat * Math.PI / 180.0)) / Math.PI)/ 2.0 * (1 << level)));return new TileRowColAndCount(startRow, endRow, startCol, endCol);}

根据计算的瓦片编号循环拼接成瓦片下载地址进行下载

/*** 执行下载* * @param range       范围* @param link        下载链接* @param downloadDir 下载到本地的目录* @param level       级别*/private void startDownload(TileRowColAndCount tileColRow, String link, String downloadDir, Integer level) {// 创建线程池ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(20, 100, 500, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());// 遍历列行下载for (long col = tileColRow.startCol; col <= tileColRow.endCol; col++) {for (long row = tileColRow.startRow; row <= tileColRow.endRow; row++) {// 线程池执行下载threadPoolExecutor.execute(new DownloadMapTileThread(link, downloadDir, col, row, level));}}threadPoolExecutor.shutdown(); // 关闭线程池while (!threadPoolExecutor.isTerminated()) {} // 所有任务被执行完毕时继续往下执行}

瓦片拼接

原理很简单：使用BufferedImage创建一张新的图片，根据配置的下载信息，拿出对应瓦片编号的图片，添加到新图片的对应位置。
图片范围大小的限制，因为当图片太大，超过了的Integer范围，就会抛出异常。

    /*** 拼接* * @param tileColRow* @param level* @return*/private BufferedImage executeMergeImage(TileRowColAndCount tileColRow, int level) {// 生成新图片BufferedImage mergeImage = null;try {// 图片范围大小if ((int) ((tileColRow.endCol - tileColRow.startCol + 1) * 256) < 46340&& (int) ((tileColRow.endRow - tileColRow.startRow + 1) * 256) < 46340) {mergeImage = new BufferedImage((int) ((tileColRow.endCol - tileColRow.startCol + 1) * 256),(int) ((tileColRow.endRow - tileColRow.startRow + 1) * 256), BufferedImage.TYPE_INT_RGB);// 合并所有子图片到新图片int wx = 0;int w1 = 0;int h1 = 0;for (long col = tileColRow.startCol; col <= tileColRow.endCol; col++) {int wy = 0;for (long row = tileColRow.startRow; row <= tileColRow.endRow; row++) {File file = new File(downloadDir + level + File.separator + col + File.separator + row + ".jpg");if (file.exists() && (file.length() > 0)) {BufferedImage img = ImageIO.read(file);w1 = img.getWidth();h1 = img.getHeight();// 从图片中读取RGBint[] ImageArrayOne = new int[w1 * h1];ImageArrayOne = img.getRGB(0, 0, w1, h1, ImageArrayOne, 0, w1); // 逐行扫描图像中各个像素的RGB到数组中mergeImage.setRGB(wx, wy, w1, h1, ImageArrayOne, 0, w1); // 设置上半部分或左半部分的RGB} else {continue;}wy += 256;}wx += 256;}} else {logger.info("拼接后的图片超出范围，请小区域拼接再导入数据库融合！");}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return mergeImage;}

使用gdal给拼接后的图片添加坐标信息

gdal的使用，这是一个第三方库，使用的时候非常的坑，相关资料又少，只有多次尝试总结，希望这篇文章能对使用者有所帮助。

1、下载完整的官网包，这里我使用的是3.0.0版本，直接点击SDKShell.bat文件便可开启工具，主要使用gdalinfo [图片绝对路径] 查看图片的坐标信息

2、Java程序配置gdal的使用，这一步坑最多，第一个是说需要配置gdal的依赖库，报错指明找不到gdalalljni.dll，则将改文件放到jdk/bin/目录下，发现依然报错，折腾半天，把所有的dll文件全部放到jdk/bin或jdk/lib/下，最后执行，能运行成功，但是还有报错说找不到proj.db文件，琢磨许久配置PROJ.LIB的环境变量，值为D:\map\release-1911-x64-gdal-3-0-0-mapserver-7-4-0\bin\proj6\share，依据自己目录来设置，这个时候再程序才能正常运行。以下是主要的程序代码：
- 知识要点
  - geoTransform，这是一个仿射变换六参数
    - geoTransform[0]：左上角x坐标
    - geoTransform[1]：东西方向空间分辨率
    - geoTransform[2]：x方向旋转角
    - geoTransform[3]：左上角y坐标
    - geoTransform[4]：y方向旋转角
    - geoTransform[5]：南北方向空间分辨率
    影像中任意一个像素的坐标可以用下式计算：
    
    默认情况下，a12、a21为0。
  - 根据所下载的瓦片编号，计算出拼接后的大图对应的四个点的经纬度
  - SpatialReference坐标参考类来设置坐标信息
  - 原来使用的是4326坐标系，但是在发布图层的时候发现图片纬度被压扁，照成纬度不对位，使用gdalinfo 查看猜测是有个映射属性导致，但是设置都不见生效，后面还是使用3857坐标系，这样就需要将经纬度转成实际的距离米（m）。

    gdal.AllRegister();Dataset sourceDataset = gdal.Open(targetDir + level + ".tif", gdalconstConstants.GA_Update);setGdalOfMercator(sourceDataset, tileColRow, level);/*** 给拼接后的图片设置位置信息,墨卡托*/public static void setGdalOfMercator(Dataset sourceDataset, TileRowColAndCount tileColRow, Integer level) {// 六参数信息double[] geoTransform = sourceDataset.GetGeoTransform();// 设置要裁剪的起始像元位置，以及各方向的像元数double startX = MercatorAndLatlonExchangeUtil.getMercatorLon((360.0 * (double) tileColRow.startCol) / (1 << level) - 180.0);double endX = MercatorAndLatlonExchangeUtil.getMercatorLon((360.0 * (double) (tileColRow.startCol + (tileColRow.endCol - tileColRow.startCol + 1)))/ (1 << level) - 180.0);double startLat = (360 * Math.atan(Math.pow(Math.E,(1 - Math.pow(2, 1.0 - level) * (tileColRow.startRow - (tileColRow.endRow - tileColRow.startRow + 1)+ sourceDataset.GetRasterBand(1).getYSize() / 256.0)) * Math.PI)))/ Math.PI - 90;double endLat = (360 * Math.atan(Math.pow(Math.E,(1 - Math.pow(2, 1.0 - level)* (tileColRow.startRow + sourceDataset.GetRasterBand(1).getYSize() / 256.0)) * Math.PI)))/ Math.PI - 90;// 转成墨卡托坐标double startY = MercatorAndLatlonExchangeUtil.getMercatorLat(startLat);double endY = MercatorAndLatlonExchangeUtil.getMercatorLat(endLat);// 图片的像素大小int clipX = sourceDataset.GetRasterBand(1).getXSize();int clipY = sourceDataset.GetRasterBand(1).getYSize();// 左上角起始点geoTransform[0] = startX;geoTransform[3] = startY;// 设置空间分辨率geoTransform[1] = (endX - startX) / clipX;geoTransform[5] = (endY - startY) / clipY;// 偏率geoTransform[2] = 0.0;geoTransform[4] = 0.0;SpatialReference ref = new SpatialReference();ref.ImportFromEPSG(3857);sourceDataset.SetGeoTransform(geoTransform);sourceDataset.SetSpatialRef(ref);// 释放资源sourceDataset.delete();}

不出意外，拼接后的图片用gdalinfo验证得出如下信息：

将程序打包

需将gdal的dll跟打包的jar放于同一目录下，设置PROJ.LIB的环境变量，值为D:\map\release-1911-x64-gdal-3-0-0-mapserver-7-4-0\bin\proj6\share，不想设置那么麻烦，我把proj6文件也放到jar所在目录，做了一个bat文件启动，downloadconfig.properties配置文件放于当前目录的上一级目录

@echo offset SDK_ROOT=%~dp0
set SDK_ROOT=%SDK_ROOT:\\=\%:setenv
SET "PROJ_LIB=%SDK_ROOT%proj6\SHARE"java -jar ./downloadTileUtil.core-1.0.0-jar-with-dependencies.jar ../downloadconfig.properties@pause

将jai_imageio-1.1.jar包放置jre/lib/ext/下，这是因为程序中生成tiff文件的时候用到这些依赖，而执行jar的运行环境没有这个jar包，所以需要单独添加jar包到运行环境中（有可能需要三个jai类型的jar），不然打包出来的程序运行拼接的时候会报错

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