Google Maps 离线 Windows
Google Maps 离线 Windows 讨论了如何下载或保存 Google 地图，
引言
在本文中，我将讨论一个问题，即如何在不使用 Microsoft 或 Google 地图服务等任何在线服务的情况下，计算特定位置的经纬度信息。尽管我从 Google 获取了图像数据，但所有计算经纬度的后台处理都是我使用墨卡托投影方法完成的。我包含了代码文件，以演示如何将地图上的鼠标位置转换为现实世界的经纬度值，这将在下图中进行说明。
在上图的左上角，X、Y 显示了黄色指针的屏幕坐标，而经度和纬度显示了屏幕上黄色指针的现实世界经纬度。如果您运行本文附带的应用程序文件，您会发现在应用程序窗口中移动鼠标时，屏幕上会显示鼠标坐标（X、Y）及其对应的现实世界经纬度值。通过这种方式，您可以在 Windows 中离线使用 Google 地图。
问题是什么？
XNA 框架、Winforms API 和墨卡托投影公式等东西很容易获得。主要问题是将经纬度值转换为屏幕坐标。这是我一个项目中的需求。
您可以轻松理解墨卡托投影，但将其应用于 Google 图像并在计算机上进行编程则是一个稍具挑战性的问题。为了应用墨卡托投影，您需要计算半径、周长等不同参数。我已经解决了所有这些难题，并使用 C#.NET 实现墨卡托投影。与墨卡托投影类似，还有更高级的投影可用，它们更准确，但为了简单起见，我选择了墨卡托投影。您可以利用本文中的信息来应用不同的投影方法。
什么是墨卡托投影？
简单来说，地图学领域的投影是将整个 3D 世界的地图绘制到 2D 表面上的方法。墨卡托投影就是一种投影。在墨卡托投影中，地球上的每一个点首先被投射到一个圆柱体的内表面，然后将这个圆柱体展开以显示整个地球。您可以在网上轻松找到墨卡托投影模型，维基百科上有关于墨卡托投影的详细描述。
墨卡托投影存在一些局限性。一个限制是公式未定义 90 度值，另一个是这些公式得到的值包含一些非常微小的误差。
Google 如何排列它们的地图？
Google 人员也使用墨卡托投影。他们以不同的缩放级别组织图像。缩放级别范围从 1 到 19。在每个缩放级别，他们将地图划分为瓦片。每个瓦片由 256*256 像素组成。每个缩放级别有不同数量的瓦片。每个缩放级别的瓦片数量由下式给出
Total number of tiles = 2 ^ (2*zoom Level)
因此，这表明缩放级别越高，瓦片数量越多，细节也越多。由于 Google 以瓦片形式组织了他们的地图，因此处理起来更方便，因为地图的最小单位不是米或厘米，而是像素，这在处理图形和计算机编程时更容易。
如何在 Windows 中离线查看 Google 地图
步骤 1
第一步是定义缩放级别。
this.zoomLevel = zoomLevel; // ranges from 1 to 19
第二步
在此步骤中，我们需要计算投影地图的周长、半径和中心。首先，我们计算周长。为了计算，我们应该知道缩放级别，然后计算投影的水平瓦片数量。
Math.Pow(2, zoomLevel); // this statement gives us the number of tiles
之后，我们将其乘以 256，这是投影的水平长度，因此
this.circumference = 256 * Math.Pow(2, zoomLevel);
一旦我们知道周长，就可以轻松找到投影的半径和中心。
Circumference = 2 * Pi * radius
因此：
this.radius = (this.circumference) / (2 * Math.PI);
同样，为了计算中心
this.centre = new RTPoint(this.circumference / 2, this.circumference / 2);
其中 RTPoint 是一个类，用于定义 x, y 平面中的任意二维点。
步骤 3
在第 3 步中，我们将从经度计算 x，从纬度计算 y。
从经度计算 x 要容易得多。您只需将经度值乘以半径即可。
public double getXFromLongitude(double longInDegrees)
{
double x = 0;
double longInRadians = longInDegrees * Math.PI / 180;
x = this.radius *
longInRadians;
之后，您需要计算假东移。假东移是为 X 计算的，因为它表示原点的水平偏移。在计算假东移时，有时需要加上中心的 x 分量，有时需要从中减去。这将取决于您考虑的图像部分或 x 值。例如，如果您要获取印度或巴基斯坦的图像，您需要将其加到中心；如果您考虑美国的图像，您需要从中心减去。
x = this.centre.getPointX()+ x; // adding the x to centre’s x
return x;
现在，对于从纬度计算 y，您需要应用墨卡托投影的公式，其在编程语言中的实现如下：
public double getYFromLatitude(double latInDegrees)
double y;
double latInRadians = latInDegrees * Math.PI / 180;
// Log for the base of E i.enatural logarthim..
double logVal = Math.Log(((1 + Math.Sin(latInRadians)) / (1 - Math.Sin(latInRadians))),
Math.E);
y = this.radius * 0.5 * logVal;
上面语句中需要注意的是，所用对数的基是自然对数 (E)。
同样，在从纬度计算 y 时，我们需要计算假北移。同样，假北移特定于图像区域或 y 值。
// False Northing....
y = this.centre.getPointY() - y;
return y;
到此为止，我们现在有了 x 和 y 值，但这些 x、y 值是针对完整的墨卡托投影的。这些值是投影的 x、y 值。要将它们转换为屏幕上的特定地图，我们需要进行一些转换，这些转换将在下一步中描述。
步骤 4
在此步骤中，我们需要将上面计算的 x、y 值转换为屏幕坐标。在较高的缩放级别，我们只能显示特定区域的地图。地图尺寸的限制受屏幕分辨率的约束。因此，为了首先处理图像的一部分，我们必须知道该图像部分的中心。在从 Google 地图服务获取图像时，您可以指定地图的中心和地图的分辨率，因此该中心是地图该部分的中心。在上图中，地图中心位于 latitude = 24.846605 和 longitude = 67.028379，图像分辨率为 800 x 800 像素。
因此，我们找到此中心的 x、y 值。
double x = projection.getXFromLongitude(67.028379);
double y = projection.getYFromLatitude(24.846605);
screenMapCentre = new RTPoint (x, y);
之后，我将中心移动到屏幕的左上角，因为在计算机屏幕上，x、y 设置为 (0,0) 在左上角。如果您向右移动，x 值会增加；如果您向下移动，y 值会增加。因此，我们需要将中心移动到左上角。请注意，此移动与我们在假东移和假北移时进行的移动不同，此移动仅用于在计算机屏幕上工作。由于完整地图图像的分辨率为 800 x 800，因此为了移动中心，您需要从 x、y 中减去 400。
x = x - 400;
y = y - 400;
shiftedCentre = new RTPoint(x, y);
因此，要获得屏幕坐标，您需要从偏移中心减去投影坐标值。
aDot.X = (float)(projection.getXFromLongitude(longitudeInRadian)
- shiftedCentre.getPointX());
aDot.Y = (float)(projection.getYFromLatitude(latitudeInRadian)
- shiftedCentre.getPointY());
通过这种方式，您可以获得任何位置的经纬度值到 x、y 格式的值，并且您可以在计算机屏幕的该 x、y 值上显示标记、点、箭头或其他任何内容。请注意，所有这些屏幕值仅针对您的应用程序，而不是针对整个屏幕。
从二维坐标转换为经纬度的步骤
在本文中，我提供的代码示例包含了将鼠标位置转换为经纬度的功能。在我的应用程序中，当您指向地图上的任何位置时，它都会在屏幕上显示经纬度。为了测试，您可以将此经纬度输入到 Google Earth 中，它将显示与我的应用程序显示的位置相同的位置。
将 2D 坐标转换为经纬度的方法就是上面方法的逆过程。步骤 1 和步骤 2 相似，因为它们是初始化步骤。
步骤 3
首先，我们必须从屏幕 x、y 坐标转换为墨卡托投影的 x、y 值，这与上面第 5 步的逆过程相同。
X = xMousePos +
shiftedCentre.getPointX()
Y = yMousePos + shiftedCentre.getPointY()
步骤 4
在此步骤中，我将把 X 转换为经度，Y 转换为纬度。为了将 X 转换为经度，我们将执行以下代码行：
double longitude = 0;
// False Easting
xValue = xValue - this.centre.getPointX();
longitude = xValue / this.radius;
longitude = longitude * 180 / Math.PI;
请注意，这次我们也执行了假东移，这与我们从经度转换为 X 时所做的完全相反。
然后我们用以下代码将 Y 值转换为纬度：
double latitude =0;
// opposite of false northing.
yValue = this.centre.getPointY()- yValue;
double InvLog = yValue / (this.radius * 0.5);
InvLog = Math.Pow(Math.E, InvLog);
latitude = Math.Asin( (InvLog - 1) / (InvLog + 1) );
latitude = latitude * 180 / Math.PI;
return latitude;
整个方法只是我们已经完成的上一个工作的逆过程。
因此，通过这种方式，我们已将 X、Y 值转换为经度和纬度值。
Microsoft XNA/WinformsFramework 如何帮助我？
以前，我曾用 XNA Framework 编写过这段代码，但 XNA Framework 已过时，我的读者抱怨他们无法在最新的 Visual Studio 版本中编译代码。因此，为了我的读者，我更新了代码，并用 WinForms 重写了示例源代码。现在您只需下载它并在您的项目中即可使用。
Microsoft XNA 是一个用于为爱好者和非专业游戏开发者创建游戏的绝佳框架。与 DirectX API 相比，它更容易。我选择了更简单的游戏 API，并在用户将鼠标光标移到计算机屏幕上时立即显示经纬度、X 和 Y 值。
如何在 Windows 中保存 Google 地图离线
您可以注册 Google Maps API 服务，并利用 Google 提供的密钥与它们一起工作，但我使用了 Google 代码 Playground 工具。Code Playground 是 Google Maps API 网站提供的一个工具，您可以在其中运行、测试和调试您的代码。该网站上有非常好的 Google Maps API 文档，您可以在其中阅读有关不同服务方法的信息。为了获取图像，我使用了以下服务方法：
var map;
functioninitialize() {
if(GBrowserIsCompatible()) {
map = new GMap2(document.getElementById("map_canvas"));
map.setMapType(G_SATELLITE_MAP);
map.setCenter(new GLatLng(24.846605, 67.028379),17); // defining the centre on
// the screen and zooming level.
上面的 JavaScript 代码利用 Google 地图服务类 GMAP2 来创建地图，然后调用相关方法。
完整的地图将在 HTML 页面的 div 区域中显示。在 HTML 页面中，您可以通过定义 div 元素的宽度和高度来定义地图的像素数量，如下面的代码所示：
<body onload="initialize()" onunload="GUnload()">
<div id="map_canvas" style="width: 800px; height: 800px"></div>
图像加载后，您可以截屏，然后借助 Microsoft Paint、Paint.NET 或 Photoshop 等图像编辑器，您可以提取图像，然后将其用于您的应用程序。这就是我为软件“Google Maps Offline Windows”获取图像的方式。
其他人还能做什么有趣的事情？
嗯，有很多事情可以玩，比如从 GPS 卡或其他 GPS 设备访问 GPS 坐标并在 GOOGLE 地图上显示。我是在 2D 中开发的，但您也可以将其转换为 3D。其他人也可以计算一种适当的方法来计算假东移和假北移。一种方法是根据 x 和 y 值来定义加或减。
借助这个简单的编程模型，您可以开发实时 GPS 系统，该系统可以将特定对象的 P31置显示在 Google 地图上。您还可以将此编程模型与加速度计一起使用，以显示实时位置，误差很小，因为商用 GPS 速度较慢，在高速行驶的车辆上放置时精度不高，因此您可以使用 3 轴加速度计构建自己的系统。
结论
许多同事问我为什么没有使用 Google Maps API。首先，Google Maps API 是在线的，无法离线访问。在我的应用程序中，我完全实现了墨卡托投影，因此您可以为任何应用程序修改和自定义它，尤其是在需要非常快速响应的情况下。您可以将其实现到任何应用程序中，从手机、GPS 导航到惯性导航系统，用于实时位置显示。嗯，有很多事情可以玩，比如从 GPS 卡或其他 GPS 设备访问 GPS 坐标并在 Google 地图上显示。
历史
- 2010 年 6 月 8 日：初始帖子
- 2018 年：将代码从 XNA 框架更新到 WinForms