谷歌地圖是一種復雜的地圖渲染系統，結合了預計算的地圖片塊（map tiles）和道路分段（road segments）等技術，以實現高效的地圖加載和交互體驗。

1.預計算地圖片塊

平鋪（Tiling）是地圖渲染的一個基本概念。我們不是將整個地圖渲染為一個大的自定義圖像，而是將世界分割成小塊。

客戶端只下載用戶所在區域的相關圖塊，然后將它們像馬賽克一樣拼接起來顯示。圖塊是按不同縮放級別預先計算的。谷歌地圖使用 21 種縮放級別。

例如，在縮放級別 0 時，整個地圖由一個大小為 256 * 256 像素的磁貼表示。然后在縮放級別 1 時，地圖磁貼的數量在南北和東西方向上都增加了一倍，但每個磁貼的大小仍為 256 * 256 像素。因此，縮放級別 1 時有 4 個圖塊，縮放級別 1 的整個圖像為 512 * 512 像素。每遞增一級，整組磁貼的像素都是上一級的 4 倍。像素數的增加為用戶提供了越來越多的細節。

這樣，客戶端就能根據其縮放級別以最佳粒度渲染地圖，而無需消耗過多帶寬來下載細節過多的地塊。當我們從移動客戶端加載圖片時，這一點尤為重要。

優化

• 預計算和緩存：不同縮放級別的地圖片塊通過預計算生成（靜態渲染）。這些片塊存儲在分布式內容分發網絡（CDN）中，用戶請求時可以快速加載。
• 動態加載：用戶瀏覽地圖時，客戶端僅加載當前視口內的片塊。平移或縮放地圖時，客戶端動態請求新片塊。
• 向量圖塊：谷歌地圖逐步從位圖片塊轉向向量片塊，即以幾何數據（如線條、多邊形）存儲片塊內容。向量片塊允許在客戶端動態渲染，提高靈活性。

2.道路分段

既然我們已經將海量地圖轉化為地塊，我們還需要為道路定義一個數據結構來建模。道路分段是地圖中表示道路網絡的重要模型，它在導航和路徑規劃中起關鍵作用。

圖片

道路被分解為分段（segments），每一段是由起點和終點定義的線段。

每段路包含屬性信息，如：

• 道路類型（高速公路、城市道路）
• 寬度、限速
• 行駛方向（單行或雙向）

道路分段通過拓撲圖（graph）連接，每個分段是圖中的一條邊，路口是圖中的節點。例如，交叉口 A 和 B 之間有兩條單行道，可以用兩條有向邊表示。

使用道路拓撲圖進行路徑規劃，基于算法（如 Dijkstra 或 A*）計算最短路徑。考慮實時交通數據（如擁堵、封路）調整道路權重，動態更新路徑。