使用C++/libCurl/Jsoncpp读取arcgis wmts 服务（restful模式）

前言：

　　最近工作需要将arcgis的wmts服务接入我们的3DGis系统平台，要求用户只输入一个rest模式的wmts服务地址，系统即可自动获取并解析其元数据信息，生成wmts图层，并渲染显示。经过多种尝试，最终通过参考修正osgEarth，获得了我们需要的效果。过程中竟然花了3天编译osgEarth，搞的很崩溃，还好最终搞定了。现将过程和收获及教训写下！

正文：　　

　　开始计划用libcurl获取服务xml文档，然后用libxml2进行解析，实际使用中发现 http://localhost:6080/arcgis/rest/services/cj/MapServer/WMTS/1.0.0/WMTSCapabilities.xml 使用 libcurl+libxml2解析http得到的字符串失败，无法将字符串转为xml文档格式，自然也就没法解析了，此路不通！！！

　　然后再另找方法，发现osgEarth有arcgis wmts 图层，然后通过跟踪调试osgEarh中的arcgis wmts代码，初步能获取 wmts元数据信息，但是osgEarth目前实现的arcgis wmts 服务只能是全球范围，不能是局部一块区域的，经过一番改造，终于达到了我们的目标，支持 地理坐标系 （全球及局部）

　　下载编译osgEarth，测试其流程，参考 https://weibo.com/p/2304189447a8480102v2c2，编译 osgEarth2.5  + osg3.0.1，根据我自己的wmts服务地址写了一个test.earth文件,内容如下:

<map name="MyMap" type="geocentric" version="2">
  <image name="t1" driver="gdal">
    <url>../data/world.tif</url>   //底图
  </image>
  <image name="t2" driver="arcgis">
    <url>http://localhost:6080/arcgis/rest/services/cj/MapServer</url>//瓦片服务
  </image>
</map>

修改 osgEarth中的application_osgearth_viewe工程，参数设置为

　　Debugging-->

　　　　Command Arguments : D:\OSG_MAKE\osgearth-2.5\vs2010\bin\test.earth　　　　　　-------test.earth文件位置

　　　　Woking Directory : ..\..\..\bin　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　------osgEarth运行目录　

将osgdb_osgearth_arcgis和osgEarth工程的release版本的项目属性做以下设置，以方便release模式下调试

　　　　C++  --->Optimization------>Disable(/Od)

　　　　linker ---> Debugging -----> Generate Debuf Info

运行调试（release版本），即可调试跟踪到osgdb_osgearth_arcgis中的bool MapService::init( const URI& _uri, const osgDB::ReaderWriter::Options* options )函数中。

    std::string sep = uri.full().find( "?" ) == std::string::npos ? "?" : "&";
    std::string json_url = uri.full() + sep + std::string("f=pjson");  // request the data in JSON format

这两句很关键！！！经过查询我发现 arcgis可提供json格式的wmts元数据信息，url格式就是在rest服务地址后面加"?f=pjson"！！！！！

    ReadResult r = URI(json_url).readString( options );
    if ( r.failed() )
        return setError( "Unable to read metadata from ArcGIS service" );

上面拯救readString跟踪以后我们发现实际就是调用libcurl写到std::stringstream中！！！调用过程如下：

　　　　　　　　osgEarth::TerrianLayer::initTileSource()
                　　　　　　　　　　　　|
　　　　　　　　osgEarth::TileSource::startup(const osgDB::Options* options)
                　　　　　　　　　　　　|
　　　　　　　　[osgdb_osgearth_argis.dll] ArcGISSource::initialize( const osgDB::Options* options)
               　　　　　　　　　　　　 |
　　　　　　　　[osgdb_osgearth_argis.dll] MapService::init(const osgEarth::URI& _uri, const osgDB::Option* options)
　　　　　　{_baseURI="http://localhost:6080/arcgis/rest/services/cj/MapServer" _fullURI="http://localhost:6080/arcgis/rest/services/cj/MapServer" _cacheKey="" ...}
　　　　　　　　　　　　json_url  : "http://localhost:6080/arcgis/rest/services/cj/MapServer?f=pjson"
                　　　　　　　　　　　　|
　　　　　　　　ReadResult　　URI::readString(const osgDB::Options* dbOptions,ProgressCallback*     progress ) const
               　　　　　　　　　　　　 |
　　　　　　　　template<typename READ_FUNCTOR>    ReadResult doRead(const URI& inputURI,const osgDB::Options* dbOptions,ProgressCallback* progress)
               　　　　　　　　　　　　|
   　　　　　　　　 result = reader.fromHTTP( uri.full(), remoteOptions.get(), progress );
                　　　　　　　　　　　　|
   　　　　　　　　ReadResult fromHTTP( const std::string& uri, const osgDB::Options* opt, ProgressCallback* p ) { return HTTPClient::readString(uri, opt, p); }
               　　　　　　　　　　　　 |
    　　　　　　　　ReadResult HTTPClient::readString(const std::string& location,const osgDB::Options* options,ProgressCallback* callback)
                　　　　　　　　　　　　|
    　　　　　　　　HTTPResponse response = this->doGet( location, options, callback );
                　　　　　　　　　　　　|
    　　　　　　　　HTTPResponse  HTTPClient::doGet( const HTTPRequest& request, const osgDB::Options* options, ProgressCallback* callback) const  !!!!!!核心代码使用curl
得到的结果string如下:
"{ "currentVersion": 10.11, "serviceDescription": "", "mapName": "Layers", "description": "", ........

　// Read the profile. We are using "fullExtent"; perhaps an option to use "initialExtent" instead?
    double xmin = 0.0;
    double ymin = 0.0;
    double xmax = 0.0;
    double ymax = 0.0;
    int srs = 0;

    Json::Value fullExtentValue = doc["fullExtent"];
    Json::Value extentValue = doc["extent"];
    std::string srsValue;

    // added a case for "extent" which can be removed if we want to fall back on initialExtent if fullExtent fails
    if ( !fullExtentValue.empty() )
    {
        // if "fullExtent" exists .. use that
        xmin = doc["fullExtent"].get("xmin", 0).asDouble();
        ymin = doc["fullExtent"].get("ymin", 0).asDouble();
        xmax = doc["fullExtent"].get("xmax", 0).asDouble();
        ymax = doc["fullExtent"].get("ymax", 0).asDouble();
        srs = doc["fullExtent"].get("spatialReference", Json::Value::null).get("wkid", 0).asInt();        
    }
    else if( !extentValue.empty() )
    {
        // else if "extent" exists .. use that
        xmin = doc["extent"].get("xmin", 0).asDouble();
        ymin = doc["extent"].get("ymin", 0).asDouble();
        xmax = doc["extent"].get("xmax", 0).asDouble();
        ymax = doc["extent"].get("ymax", 0).asDouble();
        srs = doc["extent"].get("spatialReference", Json::Value::null).get("wkid", 0).asInt();
    }
    else
    {
        // else "initialExtent" must exist ..
        xmin = doc["initialExtent"].get("xmin", 0).asDouble();
        ymin = doc["initialExtent"].get("ymin", 0).asDouble();
        xmax = doc["initialExtent"].get("xmax", 0).asDouble();
        ymax = doc["initialExtent"].get("ymax", 0).asDouble();
        srs = doc["initialExtent"].get("spatialReference", Json::Value::null).get("wkid", 0).asInt();        
    }

    //Assumes the SRS is going to be an EPSG code
    std::stringstream sss;
    sss << "epsg:" << srs;    

    std::string ssStr;
    ssStr = sss.str();

    if ( ! (xmax > xmin && ymax > ymin && srs != 0 ) )
    {
        GlbSetLastError(L"Map service does not define a full extent");
        return false;        
    }

上面这段代码是读取wmts数据范围和坐标系信息，下面在起始终止行列号的计算中会用到！

　 std::string format = "png";
    int tile_rows = 256;
    int tile_cols = 256;
    int min_level = 25;
    int max_level = 0;
    int num_tiles_wide = 1;
    int num_tiles_high = 1;

double origin_x = 0;
    double origin_y = 0;

int start_x_col = 0;
    int start_y_row = 0;
    int end_x_col = 0;
    int end_y_row = 0;

// Read the tiling schema
    Json::Value j_tileinfo = doc["tileInfo"];
    if ( !j_tileinfo.empty() )
    {
        //   return setError( "Map service does not define a tiling schema" );

// TODO: what do we do if the width <> height?
        tile_rows = j_tileinfo.get( "rows", 0 ).asInt();
        tile_cols = j_tileinfo.get( "cols", 0 ).asInt();
        if ( tile_rows <= 0 && tile_cols <= 0 )
        {
            GlbSetLastError(L"Map service tile size not specified");
            return false;        
        }

format = j_tileinfo.get( "format", "" ).asString();
        if ( format.empty() )
        {
            GlbSetLastError(L"Map service tile schema does not specify an image format");
            return false;    
        }

Json::Value j_levels = j_tileinfo["lods"];
        if ( j_levels.empty() )
        {
            GlbSetLastError(L"Map service tile schema contains no LODs");
            return false;
        }

Json::Value j_origin = j_tileinfo["origin"];
        if ( j_origin.empty() )
        {
            GlbSetLastError(L"Map service tile schema contains no origin");
            return false;
        }

origin_x = j_origin.get( "x", 0).asDouble();
        origin_y = j_origin.get( "y", 0).asDouble();

min_level = INT_MAX;
        max_level = 0;
        for( unsigned int i=0; i<j_levels.size(); i++ )
        {
            int level = j_levels[i].get( "level", -1 ).asInt();
            if ( level >= 0 && level < min_level )
                min_level = level;
            if ( level >= 0 && level > max_level )
                max_level = level;
        }

if (j_levels.size() > 0)
        {
            int l = j_levels[0u].get("level", -1).asInt();
            double res = j_levels[0u].get("resolution", 0.0).asDouble();
            num_tiles_wide = (int)glb_round((xmax - xmin) / (res * tile_cols));
            num_tiles_high = (int)glb_round((ymax - ymin) / (res * tile_rows));

//瓦片起始行列号(fixedTileLeftTopNumX、fixedTileLeftTopNumY)
            //fixedTileLeftTopNumX = Math.floor((Math.abs(originX - minX))/(resolution*tileSize));
            //fixedTileLeftTopNumY = Math.floor((Math.abs(originY - maxY))/(resolution*tileSize));
            start_x_col = (int)floor(fabs(origin_x - xmin) / (res * tile_cols));            
            end_x_col = (int)floor(fabs(origin_x - xmax) / (res * tile_cols));
            start_y_row = (int)floor(fabs(origin_y - ymin) / (res * tile_rows));
            end_y_row = (int)floor(fabs(origin_y - ymax) / (res * tile_rows));
            if (start_y_row > end_y_row)            
                swap(start_y_row,end_y_row);
            if (start_x_col > end_x_col)
                swap(start_x_col,end_x_col);
            
            //In case the first level specified isn't level 0, compute the number of tiles at level 0
            for (int i = 0; i < l; i++)
            {
                num_tiles_wide /= 2;
                num_tiles_high /= 2;

start_x_col /= 2;
                start_y_row /= 2;
                end_x_col /= 2;
                end_y_row /= 2;
            }
            //profile.setNumTilesWideAtLod0(num_tiles_wide);
            //profile.setNumTilesHighAtLod0(num_tiles_high);

// 重新计算wmts瓦片真实坐标范围
            {// 地理坐标系
                xmin = origin_x + start_x_col * res * tile_cols;
                xmax = origin_x + (end_x_col+1) * res * tile_cols;
                ymin = origin_y - (end_y_row+1) * res * tile_rows;
                ymax = origin_y - start_y_row * res * tile_rows;
            }
        }
    }

mpr_domMinLevel = min_level;
    mpr_domMaxLevel = max_level;

mpr_domBlockSizeX = tile_cols;
    mpr_domBlockSizeY = tile_rows;

mpr_pExtent = new CGlbExtent();
    mpr_pExtent->Set(xmin,xmax,ymin,ymax);

mpr_startMinTileCol = start_x_col;
    mpr_endMinTileCol = end_x_col;
    mpr_startMinTileRow = start_y_row;
    mpr_endMinTileRow = end_y_row;

上面这段是获取tile分辨率，0级tile的行列数，0级tile的起始终止行列号以及wmts瓦片实际范围。使用的是Jsoncpp库作为json数据分析器，与c++兼容。

osgEarth中只计算了0级的行列数，我们实际应用中还需要用到 “起始和终止行列号” ，tile的实际范围等信息（蓝色部分）。

这里有一个需要注意的地方 fullextent并不是wmts瓦片的实际范围，而是比它们要小一些

所以需要重新wmts瓦片实际范围，根据origin和res和tilewidth，tileheight信息可以计算出来。

然后根据此瓦片实际范围计算出0级tile的真实坐标范围，否则叠到地球上就会出现位置偏移，区域缩小问题！！

rest方式访问tile图片的规则如下：

http://192.168.1.211/arcgis/rest/services/cj/MapServer/level/row/col

    wchar_t* buff = new wchar_t[MAX_PATH];
    wsprintf(buff,L"%s/tile/%d/%d/%d",mpr_strUrl.c_str(),tileMatrix,tileRow,tileCol);

计算tile外包的方法

CGlbExtent* computeTileBound(glbInt32 tileMatrix, glbInt32 tileCol,glbInt32 tileRow)
{
    // 天地图的影像图层最多到18级
    if (tileMatrix > mpr_domMaxLevel) return NULL;

  
        if (mpr_pExtent)
        {
            glbInt32 tileMatrixRows = abs(mpr_endMinTileRow - mpr_startMinTileRow + 1) * pow (2.0, tileMatrix-mpr_domMinLevel);
            glbInt32 tileMatrixCols = abs(mpr_endMinTileCol - mpr_startMinTileCol + 1) * pow (2.0, tileMatrix-mpr_domMinLevel);
            if (tileMatrixCols<=0 && tileMatrixRows<=0)
                return NULL;
            double tileMatrixColStep = mpr_pExtent->GetXWidth() / tileMatrixCols;
            double tileMatrixRowStep = mpr_pExtent->GetYHeight() / tileMatrixRows;

int levelStartCol = mpr_startMinTileCol;
            int levelStartRow = mpr_startMinTileRow;
            for (int kk = mpr_domMinLevel+1; kk <= tileMatrix; kk++)
            {
                levelStartCol *= 2;
                levelStartRow *= 2;
            }

double minLongitude = mpr_pExtent->GetLeft() + (tileCol - levelStartCol) * tileMatrixColStep;
            double maxLongitude = mpr_pExtent->GetLeft() + (tileCol - levelStartCol + 1) * tileMatrixColStep;
            double minLatitude = mpr_pExtent->GetTop() - (tileRow  - levelStartRow + 1) * tileMatrixRowStep;
            double maxLatitude = mpr_pExtent->GetTop() - (tileRow - levelStartRow) * tileMatrixRowStep;

CGlbExtent* pe = new CGlbExtent();
            pe->Set(minLongitude,maxLongitude,minLatitude,maxLatitude);
            return pe;
        }    
    }
    return NULL;
}

经验：

注意两点: 我们测试使用的是arcgis 10.1版
1. arcgis wmts 服务名称必须是 英文，不能是中文。否则读不出json格式的元数据！！！！
2. arcgis wmts 服务发布顺序为先分析、发布然后切片。否则会发现坐标系很可能从wgs84地理坐标系变成了wgs84投影坐标系！！

3. 使用http://localhost:6080/arcgis/rest/services/cj/MapServer?f=pjson方式获取json格式的元数据。

4. 必须重新计算wmts瓦片的实际范围。否则叠加到地球上后会发现会出现位置偏移和缩小问题！！！

参考文档：

http://www.cnblogs.com/he-xiang/p/5679391.html        ArcGisServer根据最大最小坐标换算瓦片行列号 中国小刀

https://blog.csdn.net/qq_25867649/article/details/52789467?locationNum=2    使用libcurl来下载文件

https://www.cnblogs.com/findumars/p/7252843.html  C/C++使用libcurl库发送http请求（get和post可以用于请求html信息，也可以请求xml和json等串）

osgEarth工程中的 osgEarth\src\osgEarthDrivers\arcgis\MapService.cpp

另外附上编译好的osgEarth2.5

https://pan.baidu.com/s/10F235iv7WHDZc24jhHMD7g   密码mwd9