整體架構(gòu)

QGis庫官方文檔

下表是官方文檔中的模塊說明：

其中3D，QgsQuick和server庫需要在編譯之前進行配置岔擂，配置項分別為WITH_3D WITH_QUICK和WITH_SERVER玲昧，具體編譯配置方法見開發(fā)環(huán)境搭建章節(jié)

編譯生成的庫

實際編譯生成的庫如下圖

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其中core為基礎(chǔ)庫，其他庫都依賴core孝常，以下詳細說明core旗们、gui和analysis三個庫

core

core庫是qgis系統(tǒng)中的基礎(chǔ)類，包含所有基本的GIS功能构灸，而該庫的很大一部分功能是用于處理矢量(vector)和柵格(raster)地理空間數(shù)據(jù)上渴，并在地圖中顯示這些類型的數(shù)據(jù)。在講解vector和raster之前先介紹一下地圖圖層概念

地圖和圖層

地圖由多個圖層組成喜颁，一個層繪制在另一個層的上層稠氮，qgis支持多種類型的圖層：

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• Annotaion layer: 表示包含一組地理參考注釋的地圖層，例如標記半开、直線隔披、多邊形或文本項。在qgis desktop中可以添加對應(yīng)類型的annotaion

  
  
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• Group layer: 由一組子層組成的地圖層

  
  
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• Mesh Layer: 表示支持在結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格上顯示數(shù)據(jù)的網(wǎng)格層寂拆。多用于存儲氣候氣象數(shù)據(jù)奢米、水文數(shù)據(jù)、洋流數(shù)據(jù)等

  
  
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• Plugin Layer: Base class for plugin layers. 插件實現(xiàn)自定義圖層

• PointCloud Layer: 點云圖層

• Vector Tile Layer: 矢量瓦片圖層

• Raster Layer: 柵格圖層

  
  
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• Vector Layer: 矢量圖層

  
  
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其中矢量圖層和柵格圖層是最常用的漓库，我們將重點研究這兩個圖層恃慧，下圖是矢量圖層和柵格圖層疊加顯示效果圖

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矢量圖層(Vector layers)

矢量數(shù)據(jù)通常用點、線渺蒿、多邊形等基本幾何對象描述。矢量格式的地理空間數(shù)據(jù)通常從矢量數(shù)據(jù)源(data provider)讀取彪薛，常見的矢量數(shù)據(jù)源有.shp文件茂装、數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存善延、webservice等等少态，如下圖QGis添加矢量圖層示例

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矢量層本身由QgsVectorLayer類表示。矢量層包括很多模塊易遣，如下圖所示彼妻，

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下面重點講解以下模塊

• symbology: 圖層要素符號
• proj: 坐標映射
• providers: 數(shù)據(jù)源

圖層要素符號

圖層要素

矢量格式具有許多要素(features)，矢量圖層屬性表每一行都代表一個要素

以jilin_city.shp為例豆茫，在QGis中添加圖層后侨歉，打開屬性表(Attribute Table)如下圖所示

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可以看到矢量屬性表有9行，代表9個要素揩魂，這9個要素以符號的形式顯示在地圖上幽邓，使用QGis的地圖工具:Identify Feature工具查看屬性如下圖

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可以看到要素(feature)的屬性包含了id，Geometry以及附件屬性火脉，QgsFeature類用于表示要素牵舵。每個要素都有以下屬性：

• id: feature id
• Geometry: 要素的地理信息柒啤，表示要素是地圖上點、線畸颅、多邊形等担巩。
• Attributes: 要素的附加屬性，例如一個城市要素可能具有total_area没炒、population兵睛、elevation等屬性。屬性值可以是字符串窥浪、整數(shù)或浮點數(shù)祖很。

要素渲染(feature renderer)

上邊已經(jīng)看到了jilin_city.shp中的要素(feature)渲染為一個點，在QGis中提供了多種渲染方式漾脂，如下圖

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而QgsFeatureRenderer類是這些渲染方式的父類假颇，見如下類圖

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以后的章節(jié)我們一一講解各個渲染類

符號(symbol)

設(shè)置渲染器之后需要設(shè)置符號，以單一符號渲染器為例骨稿，可設(shè)置的符號類別如下圖

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QgsSymbol是符號的父類笨鸡，見下圖的類圖

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QgsFillSymbol,QgsLineSymbol和QgsMarkerSymbol分別對應(yīng)三種幾何圖形面、線和點的符號

坐標映射

在GIS軟件中坦冠，空間坐標依據(jù)坐標系的不同分為地理坐標和投影坐標形耗。地理坐標是將地球比作一個類橢球體，描述一個點在球面上的位置辙浑。但是在地圖制圖過程中激涤，往往需要在一個平面（無論是紙質(zhì)地圖還是電子地圖）上展示地物，這時需要解決地球球面與地圖平面之間的矛盾判呕，因此需要對地球進行投影倦踢，經(jīng)過投影后的坐標稱為投影坐標，因此投影坐標是建立在地理坐標之上的侠草。

為了解決地球橢球面和地圖平面之間的矛盾辱挥，需要將地球橢球面進行投影，經(jīng)過投影以后的坐標系稱為投影坐標系边涕。投影后的平面坐標系一定會出現(xiàn)變形晤碘，我們只能在等距、等積和等角之間進行取舍功蜓。因此园爷，在不同應(yīng)用場景下，大量的投影坐標系應(yīng)運而生霞赫。

各個國家或地區(qū)建立了能夠基本符合自己國家或地區(qū)的地球橢球面腮介，或者根據(jù)精度需要及特定應(yīng)用場景構(gòu)建了不同的地球橢球面。根據(jù)構(gòu)建的地球橢球面的參數(shù)不同端衰，地理坐標系也層出不窮叠洗。我國的地理坐標系經(jīng)歷了從北京1954坐標系（BJZ54）到西安1980坐標系（XI'AN-80）甘改，再到2000國家大地坐標系（CGCS2000）的發(fā)展過程。

由于地理坐標系和投影坐標系眾多灭抑，如果僅通過參數(shù)對這些坐標系進行整理與應(yīng)用則過于麻煩十艾，因此需要通過標準化組織將這些坐標系歸檔整理。對于石油的探查和開采來講腾节，坐標系的不同會顯著影響開采精度忘嫉，因此歐洲石油調(diào)查組織（European Petroleum Survey Group，EPSG）整合了絕大多數(shù)常用的坐標系案腺，并為每個坐標系設(shè)置了一個編碼庆冕，例如，“EPSG:4326”和“EPSG:3785”分別表示W(wǎng)GS 1984坐標系和WGS 1984 Web墨卡托投影坐標系劈榨。

QGis矢量圖層會顯示坐標系访递，如下圖

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數(shù)據(jù)源(data provider)

類QgsVectorDataProvider代表Vector Layer的數(shù)據(jù)源，類圖如下

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數(shù)據(jù)源包含的數(shù)據(jù)在QGis中以表格形式展示同辣，如下圖

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Raster layers

光柵格式的地理空間數(shù)據(jù)本質(zhì)上是位圖圖像拷姿，其中圖像中的每個像素都對應(yīng)于地球表面的特定部分。
柵格數(shù)據(jù)采用某種數(shù)據(jù)類型的數(shù)值陣列存儲數(shù)據(jù)旱函，陣列中的每個數(shù)值稱為一個像元（Pixel）响巢。由于數(shù)據(jù)陣列本身不存在空間信息，因此需要元數(shù)據(jù)進行界定棒妨。
柵格數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)包括空間坐標系踪古、數(shù)據(jù)類型等。

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光柵圖層本身由QgsRasterLayer類表示靶衍。每個光柵圖層包括：

• symbology: 圖層要素符號
• proj: 坐標映射
• Data provider: 數(shù)據(jù)源

圖層符號

Raster Layer有多種渲染方式灾炭，QgsRasterRenderer是Raster圖層渲染的父類，如下圖

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在QGis中設(shè)置不同渲染器

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• Multiband color
  如果光柵數(shù)據(jù)具有多個波段颅眶，則通常會將帶組合以生成所需的顏色。例如田弥，一個波段可能表示顏色的紅色分量涛酗，另一個波段可以表示綠色分量，還有一個波段則可能表示藍色分量偷厦。
• Paletted/Unique values
  如果光柵數(shù)據(jù)只有一個波段商叹，則像素值可以用作調(diào)色板的索引。調(diào)色板將每個像素值映射到特定的顏色只泼。
• Singleband gray
  如果光柵數(shù)據(jù)只有一個波段剖笙，但沒有提供調(diào)色板。像素值可以直接用作灰度值请唱；也就是說弥咪，越大的數(shù)字越亮过蹂，越小的數(shù)字越暗【壑粒或者酷勺，像素值可以通過偽彩色算法來計算要顯示的顏色。
• Singleband pseudocolor
  多波段數(shù)據(jù)可以使用調(diào)色板繪制多波段光柵數(shù)據(jù)源扳躬，或者將其繪制為灰度或偽彩色圖像脆诉。
• Hillshade
  多用于顯示高程數(shù)據(jù)
• Contours
  顯示輪廓

數(shù)據(jù)源

類QgsRasterDataProvider代表Raster Layer的數(shù)據(jù)源，類圖如下

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成員函數(shù)identify用于查看raster圖層數(shù)據(jù)

QgsRasterIdentifyResult QgsRasterDataProvider::identify (   const QgsPointXY &  point,
QgsRaster::IdentifyFormat format,const QgsRectangle & boundingBox = QgsRectangle(),
int width = 0,int height = 0,int dpi = 96 )

后邊章節(jié)會逐一介紹相關(guān)類和函數(shù)

坐標映射

坐標參考系（Coordinate Reference System贷币，CRS）界定了柵格數(shù)據(jù)所處的投影坐標系或地理坐標系击胜。

core庫其他有用類

gui

GUI庫構(gòu)建在CORE庫之上亡呵，并添加了可重用的GUI小部件

QgsMapCanvas

地圖視圖（也稱為地圖畫布）用于顯示地圖控件，QGIS主窗體的地圖區(qū)域就是一個地圖視圖硫戈。QGIS支持多地圖視圖锰什，即可以在保留地圖區(qū)域的基礎(chǔ)上，以面板的形式增加地圖視圖（或3D地圖視圖）丁逝。QGIS多個地圖視圖采用同一個圖層控制面板控制汁胆，因此一般用于顯示同一個地圖主題的不同四至范圍數(shù)據(jù)（或以3D形式展示數(shù)據(jù)）。

QgsMapcanvas類是一個用于在畫布上顯示所有GIS數(shù)據(jù)類型的類霜幼。是QGraphicsView的子類
包括以下功能：

• 當前顯示的地圖圖層的列表嫩码。這可以使用layers()方法訪問。
• 獲取地圖使用的地圖單位（米罪既、英尺铸题、度等）∽粮校可以通過調(diào)用mapUnits())方法來獲取丢间。
• 顯示范圍，即當前顯示在畫布中的地圖區(qū)域驹针。地圖的范圍將隨著用戶放大和縮小以及在地圖上平移而改變烘挫。當前映射范圍可以通過調(diào)用extent()方法來獲得。
• 當前地圖工具柬甥，可以使用setMapTool()設(shè)置饮六，使用mapTool()獲取當前工具
• 設(shè)置地圖背景色其垄，使用canvasColor()獲取
• 坐標轉(zhuǎn)換，將地圖坐標轉(zhuǎn)換為窗口坐標

QgsMapTool

• 地圖視圖控制可以使用地圖瀏覽工具欄

  
  
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QgsMapTool是地圖工具類基類喜滨，用于和用戶交互捉捅、操作地圖、處理鼠標事件虽风。類圖如下

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QgsLayerTreeView/QgsLayerTreeModel

QgsLayerTreeView類擴展了QTreeView棒口，提供圖層管理功能，并提供了一些附加功能辜膝。如下圖

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QgsMapCanvasItem

QgsMapCanvasItem是可以直接畫在map canvas的item的基類无牵，Map Canvas Item顯示優(yōu)先級高于圖層。類圖如下

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• QgsVertexMarker: 這將繪制一個圖標（“X”厂抖、“+”或小方框）茎毁，以地圖上的給定點為中心。
• QgsRubberBand: 這將在地圖上繪制任意幾何類型忱辅。它在用戶繪制時提供視覺反饋七蜘。

• QgsAnnotationItem: 在地圖上添加標注的基類，其子類如下圖

  
  
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其他有用的gui類

analysis

analysis庫建立在CORE庫之上墙懂，為對矢量和光柵數(shù)據(jù)進行空間分析提供了高級工具橡卤，QGis中算法多集中在Processing Toolbox中，如下圖

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QgsProcessingProvider

QgsProcessingProvider類通常提供一組相關(guān)算法损搬，類圖如下

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QgsProcessingAlgorithm

QgsProcessingAlgorithm類代表一種算法碧库，通常由QgsProcessingRegistry進行創(chuàng)建，之后可以運行算法巧勤，獲取結(jié)果

QgsProcessingRegistry

QgsProcessingRegistry類用于注冊算法處理的各個組件包括：providers, algorithms,input,output and various parameters.
以clip算法為例嵌灰，使用QgsProcessingRegistry創(chuàng)建算法類

const QString id = "native:clip";
QVariantMap conf;
conf.insert(QStringLiteral("INPUT"),layer->id());
conf.insert(QStringLiteral("OVERLAY"),"jilin_dist.shp");
QgsProcessingOutputLayerDefinition value( "TEMPORARY_OUTPUT" );
conf.insert(QStringLiteral("OUTPUT"),value);
auto algorithm = QgsApplication::processingRegistry()->createAlgorithmById(id,conf);

QgsProcessingContext

QgsProcessingContext用于算法運行時

QgsProcessingFeedback

QgsProcessingFeedback用于接收算法運行時的反饋

QgsProcessingAlgRunnerTask

QgsProcessingAlgRunnerTask是在線程中運行算法的類喂窟，類圖如下

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