一、什么是柵格瓦片地圖服務(wù)
這四種地圖服務(wù)都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臇鸥裢咂貓D服務(wù)，這里有三個(gè)名詞需要解釋：
1、什么是柵格？
遙感影像、Dem等，就是圖片。
2、什么是地圖服務(wù)？
實(shí)際上，地圖服務(wù)就是一個(gè)url，且這個(gè)url滿足一定條件：基于這個(gè)url拼上固定參數(shù)或路由地址可以獲取地圖服務(wù)的元數(shù)據(jù)信息(返回結(jié)果是xml或者json)；也能獲得柵格瓦片地圖服務(wù)的瓦片，其實(shí)就是圖片。
以天地圖的wmts服務(wù)為例，一般我們使用時(shí)只需要“http://t0.tianditu.gov.cn/vec_c/wmts?tk=您的密鑰”這個(gè)url即可，但是通過這個(gè)url拼上固定參數(shù)即可獲得這個(gè)地圖服務(wù)的元數(shù)據(jù)信息：http://t0.tianditu.gov.cn/img_w/wmts?request=GetCapabilities&service=wmts，也可以獲得地圖瓦片：http://t0.tianditu.gov.cn/img_w/wmts?SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=img&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILEMATRIX={z}&TILEROW={y}&TILECOL={x}
為什么查詢?cè)獢?shù)據(jù)信息的時(shí)候要拼上“request=GetCapabilities&service=wmts”參數(shù)而獲取地圖瓦片的時(shí)候要拼上”SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=img&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILEMATRIX={z}&TILEROW={y}&TILECOL={x}&tk=您的密鑰“參數(shù)，這是OGC的規(guī)定(關(guān)于OGC，后文會(huì)有詳細(xì)解釋)，其實(shí)就是大家約定俗稱的一種規(guī)則，所有的wmts服務(wù)都要滿足：查元數(shù)據(jù)信息的時(shí)候就使用”request=GetCapabilities&service=wmts“，獲取地圖瓦片的時(shí)候就使用”SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=img&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILEMATRIX={z}&TILEROW={y}&TILECOL={x}“，當(dāng)然你也可以使用不同的參數(shù)名但是實(shí)現(xiàn)相同的功能，但是地圖引擎時(shí)加載不了的(別人實(shí)現(xiàn)的是OGC的規(guī)則，不是你自己定義的規(guī)則)，除非你自己改源碼。
同理，xyz、tms也是一樣的。
二、什么是瓦片？為什么使用柵格瓦片地圖服務(wù)？
瓦片這個(gè)詞其實(shí)源自于遙感影像處理或圖像處理的瓦片金字塔，熟悉Arcgis的人應(yīng)該會(huì)知道，當(dāng)使用Arcgis打開遙感影像數(shù)據(jù)時(shí)，軟件會(huì)詢問你是否構(gòu)建影像金字塔，那為什么要構(gòu)建影像金字塔呢？要回答這個(gè)問題，首先要理解什么是影像金字塔。影像金字塔實(shí)際上就是將影像數(shù)據(jù)分層分塊，比如我將一個(gè)1tb的影像數(shù)據(jù)分為5層，第一層把原始數(shù)據(jù)分成一塊，這里的塊就是瓦片，其實(shí)就是圖片，只用一張圖片表示整個(gè)影像數(shù)據(jù)，但是這張圖片的分辨率遠(yuǎn)低于原始數(shù)據(jù)；第二層把原始數(shù)據(jù)分為4塊，用四張圖片表示整個(gè)影像數(shù)據(jù)，這4張圖片的分辨率高于第一層的分辨率但是還是低于原始數(shù)據(jù)的分辨率；第二層把原始數(shù)據(jù)分為16塊，用16張圖片表示整個(gè)影像數(shù)據(jù)，這16張圖片的分辨率高于第2層的分辨率但是還是低于原始數(shù)據(jù)的分辨率…依次類推，直至到第五層，此時(shí)將原始影像分為1024塊，所有塊組合到一起表示整個(gè)影像數(shù)據(jù)，此時(shí)這些塊的分辨率和原始影像分辨率一致。
金字塔技術(shù)，預(yù)先在服務(wù)器上生成瓦片金字塔，可以輕松的顯示整個(gè)影像數(shù)據(jù)。(這是使用柵格瓦片地圖服務(wù)的原因之一)。
這種分層分塊思想不僅僅用于柵格瓦片地圖服務(wù)，在mapbox的矢量瓦片、cesium的terrain服務(wù)和3dtiles服務(wù)、unreal和unity的HLOD等等，都使用了這種思想。
其實(shí)在柵格瓦片地圖服務(wù)(tms和wmts)之前，為了解決影像數(shù)據(jù)的顯示，大家使用的都是WMS服務(wù)(Web Map Service)，在前端渲染地圖時(shí)，會(huì)把當(dāng)前顯示的地理范圍傳遞給服務(wù)器，然后服務(wù)器去影像數(shù)據(jù)上搜索這個(gè)范圍并導(dǎo)出為合適分辨率的圖片，然后返回給前端進(jìn)行顯示，但是這種策略耗時(shí)不穩(wěn)定，有時(shí)長(zhǎng)有時(shí)短，因而促生了柵格瓦片地圖服務(wù)。(使用柵格瓦片地圖服務(wù)的另一個(gè)原因)。
三、為什么有三種柵格瓦片地圖服務(wù)？
正如前文所述，wmts是OGC定義的地圖服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，tms是OSGeo定義的。
1）OGC中文名為開放地理空間信息聯(lián)盟，這個(gè)組織就和前端的W3C一樣，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)制定組織。它定義了wmts、wfs、wms、3dtiles等等地圖服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，其官網(wǎng)地址：https://www.ogc.org/
OGC的wmts服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)地址：https://www.ogc.org/standard/wmts/ (我的評(píng)價(jià)是：垃圾，賊難看，不如百度看網(wǎng)頁(yè)博客)
2）OSGeo中文名為開源空間信息基金會(huì)，是一個(gè)全球性非營(yíng)利性組織，目標(biāo)是支持全球性的合作，建立和推廣高品質(zhì)的空間信息開源軟件。GIS領(lǐng)域的許多知名軟件和庫(kù)比如：GDAL、PostGIS、QGIS等等都是這個(gè)組織搞出來(lái)的，其官網(wǎng)地址：https://www.osgeo.org/，那為啥它要定義一個(gè)tms呢，因?yàn)楫?dāng)年還沒有wmts，其實(shí)就和前端一樣，某個(gè)特性或者”標(biāo)準(zhǔn)“大家已經(jīng)約定俗成了，但是標(biāo)準(zhǔn)制定組織還沒想好怎么定義呢或者還沒納入它的標(biāo)準(zhǔn)中呢，標(biāo)準(zhǔn)指定組織落后了拖后腿，那你沒有我就自己定義了，當(dāng)你定義的柵格瓦片地圖服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)wmts出現(xiàn)以后，我的標(biāo)準(zhǔn)tms已經(jīng)廣為流傳了，就導(dǎo)致了今天的局面：tms和wmts并存。
OSGeo的tms服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)地址：https://wiki.osgeo.org/wiki/Tile_Map_Service_Specification (哎呦，不錯(cuò)哦)
3）XYZ并不是某個(gè)組織定義的，而是大家約定俗成的一種風(fēng)格，像wmts和tms，它們不僅僅提供了地圖瓦片，同時(shí)還提供元數(shù)據(jù)信息等查詢服務(wù)，但XYZ不是，它只提供地圖瓦片，實(shí)際上把wmts的地圖瓦片文件拷貝到任何一臺(tái)服務(wù)器上，按照XYZ風(fēng)格給出地圖瓦片的地址，這就是一個(gè)XYZ風(fēng)格的地圖瓦片服務(wù)；把TMS的地圖瓦片拷貝到任何一臺(tái)服務(wù)器上，按照XYZ風(fēng)格給出地圖瓦片的地址，這也是一個(gè)XYZ風(fēng)格的地圖瓦片服務(wù)。
四、異同點(diǎn)
1、相同點(diǎn)
1）瓦片尺寸相同
實(shí)際上，WMTS定義的瓦片尺寸是矩形，TMS定義的是正方形，但是絕大多數(shù)的瓦片尺寸都是256x256，少數(shù)是512x512，我沒見過不是正方形的瓦片，我覺得這也是一種約定俗成的標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)論哪種柵格瓦片地圖服務(wù)都使用正方形瓦片。原因(來(lái)自ChatGPT)：
2）兩者的地圖切片原理是相同的(都是瓦片金字塔)，下面介紹兩種地圖切片方案：
a）WGS84(4326，經(jīng)緯度坐標(biāo)系)方案(把4490帶入也是一樣的)
坐標(biāo)范圍：經(jīng)度[-180，180]，緯度[-90,90]
切片方式：在地理坐標(biāo)系中，瓦片是根據(jù)經(jīng)緯度劃分的，每個(gè)瓦片代表一個(gè)經(jīng)度范圍和緯度范圍，即一個(gè)矩形區(qū)域(正方形是特殊的矩形)。按照四叉樹分割：第一層：切分為兩個(gè)瓦片，經(jīng)度范圍為[-180,0]、經(jīng)度范圍為[-90,90]和經(jīng)度范圍為[0,180]、緯度范圍為[-90,90]；第二層：把第一層的瓦片再進(jìn)行切分成八塊，以此類推。
b）Web-Mercator(3857，投影坐標(biāo)系)方案
坐標(biāo)范圍：3857 坐標(biāo)系中的平面直角坐標(biāo)范圍是 x ： [-20037508.34 , 20037508.34]，y ： [-20037508.34 , 20037508.34]，對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度范圍：經(jīng)度[-180°,180°]，緯度[-85.051129°, 85.051129°]。可以看到這種投影方案并沒有覆蓋全球區(qū)域，這樣設(shè)置有兩個(gè)好處：1、避免將極點(diǎn)投影到無(wú)窮遠(yuǎn)，2、將整個(gè)投影地圖變?yōu)檎叫?br> 切片方式：在Web墨卡托投影中，瓦片是根據(jù)平面直角坐標(biāo)系劃分的。同樣是采用四叉樹分割：第一層：切分為一個(gè)瓦片，x范圍為 [-20037508.34 , 20037508.34]，y范圍為 [-20037508.34 , 20037508.34]；第二層：在第一層的基礎(chǔ)上切分為四塊，以此類推。
這里多說一點(diǎn)，天地圖的經(jīng)緯度的柵格瓦片地圖服務(wù)的坐標(biāo)系是4490的，但是很多時(shí)候我們都會(huì)聽到說：啊，4490和4326差不多，可以按照4326加載。可這是為什么呢？原因就是兩者的切片方式和坐標(biāo)范圍是一樣的，所以能加載4326的地圖引擎一般都能加載4490(Cesium不行，是因?yàn)樗虞d的時(shí)候判斷元數(shù)據(jù)信息中坐標(biāo)系是不是4326或者3857，不然不給你加載，自己改源碼一樣可以加載)；但是為什么又說差不多呢，4490和4326的參考橢球體的扁率有所差別，我們使用的地圖引擎的地圖引擎的扁率都是按照4326指定的，如果你使用4490的瓦片，肯定會(huì)有偏差(設(shè)想一下：你有個(gè)單位立方體，把它的表面貼圖扒下來(lái)貼在一個(gè)長(zhǎng)寬高為0.9999999的立方體上，你說能不能貼上去，貼肯定能貼，但是和原來(lái)的肯定不一樣)。
3）格式
png或jpeg
2、不同點(diǎn)
1）協(xié)議
XYZ、TMS是Restful風(fēng)格的，而WMTS可以有三種：KVP、SOAP、Restful。
KVP：key-value-pair，查詢字符串風(fēng)格，例如：http://t0.tianditu.gov.cn/img_w/wmts?SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=img&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILEMATRIX={z}&TILEROW={y}&TILECOL={x}
SOAP:簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議，以xml作為數(shù)據(jù)傳送的格式(沒人用了)。
Restful就不說了。
2）原點(diǎn)和軸向
TMS:原點(diǎn)在左下角，Y軸自下向上，X軸自左向右
WMTS:原點(diǎn)在左上角，Y軸自上向下，X軸自左向右
XYZ：原點(diǎn)不固定(可能在左上角也可能在左下角)，Y軸方向不固定(取決于原點(diǎn)位置，可能自下而上，也可能自上而下)，X軸自左向右
3）url模板
WMTS：http://t0.tianditu.gov.cn/img_w/wmts?SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=img&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILEMATRIX={z}&TILEROW={y}&TILECOL={x}
其中，TileMatrixSet代表坐標(biāo)系，TileMatrix代表瓦片層級(jí)，TileRow和TileCol代表瓦片在TileMatrix層級(jí)下的行列號(hào)
TMS：https://tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png
其中，{z}代表瓦片層級(jí)，{x}{y}代表瓦片在z層級(jí)下的位置
XYZ：https://ip:port/{z}/{x}/{y}.png
其中，{z}代表瓦片層級(jí)，{x}{y}代表瓦片在z層級(jí)下的位置
4）元數(shù)據(jù)
WMTS：GetCapabilities接口，用于獲取元數(shù)據(jù)
TMS：一般來(lái)說，TMS的地址會(huì)指向一個(gè)名稱是tilemapresource.xml的文檔
XYZ：無(wú)
5）要素查詢
WMTS：GetFeatureInfo接口，用于獲取要素位置及屬性信息。
TMS：無(wú)
XYZ：無(wú)
五、個(gè)人觀點(diǎn)
個(gè)人認(rèn)為這三種地圖服務(wù)的主要的不同點(diǎn)就是瓦片編號(hào)的方案不同，主要有以下幾種流派：
1）谷歌XYZ：Z表示縮放層級(jí)，Z=zoom；XY的原點(diǎn)在左上角，X從左向右，Y從上向下。
2）TMS：Z的定義與谷歌相同；XY的原點(diǎn)在左下角，X從左向右，Y從下向上。
3）QuadTree：微軟Bing地圖使用的編碼規(guī)范，Z的定義與谷歌相同，同一層級(jí)的瓦片不用XY兩個(gè)維度表示， 而只用一個(gè)整數(shù)表示，該整數(shù)服從四叉樹編碼規(guī)則。(別人都是y軸方向不同，就它特殊，呸)
4）百度XYZ：Z從1開始，在最高級(jí)就把地圖分為四塊瓦片；XY的原點(diǎn)在經(jīng)度為0緯度位0的位置，X從左向右，Y從下向上。
5）天地圖4490的WMTS服務(wù)：Z從1開始。（但是它的web墨卡托的wmts服務(wù)的Z是從0開始的）
…
六、各種標(biāo)準(zhǔn)的地圖廠商
1）xyz:osm、mapbox、google maps
2）tms:osm、mapserver、mapnik
3）wmts:arcgis online、osm、google maps文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-833420.html
參考資料：
1、Web地圖服務(wù)規(guī)范(WMS、WMTS、TMS)簡(jiǎn)析
2、幾種互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)背后的解讀（WMS，WFS，WMTS，TMS）
3、TMS, XYZ & WMTS的不同
4、WMTS以及TMS地圖切片方案詳述和比對(duì)
5、WMS、WFS、WCS、WPS、WMTS、WMSC、TMS等常見地圖服務(wù)的區(qū)別
6、WMTS服務(wù)及地圖瓦片原理
7、TMS和WMTS大概對(duì)比
8、OGC WebGIS 常用服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)（WMS/WMTS/TMS/WFS）速查
9、OGC標(biāo)準(zhǔn)WMTS服務(wù)概念與地圖商的瓦片編號(hào)流派-web地圖切片加載
如有不足之處，歡迎大家批評(píng)指正。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-833420.html
到了這里，關(guān)于Web地圖服務(wù)規(guī)范之柵格瓦片地圖服務(wù)：WMTS(WebMapTileService,網(wǎng)絡(luò)地圖瓦片服務(wù))、TMS(TileMapService，瓦片地圖服務(wù))和XYZ的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
