Cesium學習筆記——dem/tif地形的分塊與加載

前言

????????在Cesium的學習中，學會讀文檔十分重要！！！在這里附上Cesium中英文文檔1.117。

? ? ? ? 在Cesium項目中，在平坦坦地球中加入三維地形不僅可以增強真實感與可視化效果，還可以??提升用戶體驗與交互性，今天，我們來學習一下如何將dem/tif格式的地形數據進行分塊和加載。

一、dem/tif格式數據下載

? ? ? ? DEM（??Digital Elevation Model??）是描述地表高程信息的數字模型，通過規則網格或點云數據記錄地形起伏，廣泛應用于地理信息系統（GIS）、遙感、三維可視化（如Cesium）等領域。

1.1、DEM常見數據格式

  1. GeoTIFF（.tif）?????：地理參考的柵格格式，高程值存儲為像素值，元數據（坐標、投影）嵌入文件頭。其兼容性強，QGIS、ArcGIS、Python GDAL均支持。 如NASA SRTM數據（30米分辨率）常以GeoTIFF分發。
  2. ASCII Grid（.asc）：純文本格式，以行列數、網格尺寸、高程值矩陣定義地形。
  3. ??HGT（.hgt）：SRTM任務專用格式，每文件覆蓋1°×1°區域。
  4. DEM（.dem）：USGS標準格式，含頭文件（坐標、分辨率）和二進制高程數據。
  5. ??Point Cloud（.las/.laz）：離散點云記錄高程，精度極高但需柵格化生成DEM。

1.2、DEM數據的獲取

? ? ? ? 在國內，我們可以使用地理空間數據云來獲取DEM數據。

????????地理空間數據云（GSCloud）旨在通過云計算、大數據等技術，解決科研人員在地理空間數據全流程（搜索、獲取、分析等）中的需求，推動數據開放共享與高效利用。其服務理念為“開放共享、創新服務”，已發展成為國內最具影響力的地學數據平臺之一。

????????在左上角的數據集中，我們可以選擇想要的DEM類型，然后選擇其空間位置，將其下載下來，一般這里的格式為dem或tif，如果是其他格式如img，可以在gis軟件中將其轉換，方便后續切片的處理。

? ? ? ? 下載好的數據直接預覽可能一片漆黑，要專業的gis軟件預覽的效果會好一點。

二、數據切片

? ? ? ? 切片是指將??原始DEM數據??（如整塊GeoTIFF或HGT文件）切割成??多層級瓦片金字塔??（Tile Pyramid），每個瓦片（Tile）覆蓋特定地理范圍和分辨率，按需動態加載，提升性能。

? ? ? ? 而全球30米分辨率DEM未經切片的原始數據可能高達數十GB，直接加載會耗盡內存和網絡帶寬。

? ? ? ? 這里，我們使用cesiumlab來進行切片（也可以用gdal+python）。CesiumLab?是一個基于WebGL技術的3D地理信息系統（GIS）平臺，主要用于在瀏覽器中呈現和分析地理空間數據。它由Cesium平臺設計，旨在最大化提升三維數據可視化效率?。最重要的是，其基礎功能基本上免費。

????????

????????這里，存儲類型記得改成散列，在提交處理時，有可能會讓你登錄，若未登錄，點擊上面的網站注冊一下就好了，然后第一次登錄的賬號密碼就是注冊的賬號密碼，默認密碼是手機號后8位。

? ? ? ? 切片好的文件夾如下，其中meta是其元數據，我們可以從中獲取此DEM的范圍等信息。

{"bounds": {"east": 117.00018882751465,"north": 30.00014305114746,"south": 28.99970054626465,"west": 115.99974632263184},"contentType": "quantizedmesh","latLonBounds": {"east": 117.00018882751465,"north": 30.00014305114746,"south": 28.99970054626465,"west": 115.99974632263184},"maxzoom": 14,"minzoom": 0,"proj": 4326,"tiletrans": "tms","type": "terrain","ziped": false
}

三、TerrainProvider的介紹

? ? ? ? 在Cesium中，一般使用Cesium.TerrainProvider來加載地形。TerrainProvider是Cesium的一個接口，負責從服務器或本地獲取地形瓦片數據。

? ? ? ? 它有幾個子類，EllipsoidTerrainProvider，CesiumTerrainProvider VRTheWorldTerrainProvider，GoogleEarthEnterpriseTerrainProvider，ArcGISTiledElevationTerrainProvider。其中EllipsoidTerrainProvider是用來加載橢球模型（無真實的地形），CesiumTerrainProvider可以用來加載cesium自帶的地形或者是用戶的地形，VRTheWorldTerrainProvider支持從VT MAK VR-TheWorld Server服務器請求的高度地圖地形圖，最后兩個是谷歌和ArcGIS的地形。

? ? ? ? 這里，我們主要學習用CesiumTerrainProvider加載地形。

四、CesiumTerrainProvider加載默認地形

????????在這個文檔中，CesiumTerrainProvider不能直接構造地形對象（可能其他的版本不一樣），其支持兩種格式的地形

  • Quantized Mesh
  • Height Map

? ? ? ? 我們上面的切片地形是第一種格式的。

? ? ? ??CesiumTerrainProvider提供了兩種加載地形的方法CesiumTerrainProvider.fromIonAssetId 和?CesiumTerrainProvider.fromUrl，其中第一種可以用來加載Cesium的資源，但在這之前，記得先申請一個Ion。Cesium.Ion.defaultAccessToken =‘你的Ion’

? ? ? ? 其有兩個參數，第一個是資源id，比如說地形是1，第二個是對象，其有如下參數，第一個是真實的地球光照，第二個是水的渲染，但是需要從服務器獲取。

  let terrainProvider1 = Cesium.CesiumTerrainProvider.fromIonAssetId(1, {requestVertexNormals: true,requestWaterMask: true,});viewer.terrainProvider = terrainProvider1;

? ? ? ? 效果如下，但是默認的地形受網絡影響大，有時候加載不出來。

五、CesiumTerrainProvider加載本地地形

5.1、直接加載

? ? ? ? 本地地形則是通過CesiumTerrainProvider.fromUrl函數來加載。它的參數也和上面的類似，但是第一個路徑需要是相對路徑，在本地Cesium無法讀取絕對路徑。

? ? ? ? 注意這個路徑所在文件夾terrain是打開里面一個有json文件的文件夾，這里我把terrain放在public里。

  let terrainProvider = Cesium.CesiumTerrainProvider.fromUrl('/terrain',);viewer.terrainProvider = terrainProvider;

5.2、服務器代理加載?

? ? ? ? 但是上面那種方法無法用于實際生產，因為我們切片的目的就是提高性能，減少頁面體積，如果直接放在public里，這些地形切片會直接和前端頁面一起全部發送給瀏覽器，相當于沒有解決問題。

? ? ? ? 而且，這些地形通常是不變的靜態數據，因此我們可以用一個服務器來進行發布。這里，我用nginx，也可以用python，tomcat等。

? ? ? ? 我們先去nginx官網下載一個nginx。下載好后，其目錄結構如下。terrain是我們的切片地形，需要我們復制過來（terrain1是我的另一個）。

? ? ? ? 接下來，我們要對其進行代理配置，進入第一個文件夾，里面有一個nginx.conf文件，這是其配置文件。其配置內容大概如下。

  • ?全局塊（main）?：設置工作進程數（worker_processes auto;匹配CPU核心數）、錯誤日志路徑及級別（建議生產環境用warn級別）?
  • events塊?：定義連接處理模型（如use epoll;優化Linux性能）、單個進程最大連接數（高并發場景需調高worker_connections）
  • http塊?：包含全局HTTP設置（如MIME類型、日志格式）、多個server虛擬主機配置? ?
  • server塊?：定義監聽端口（listen 80;）、域名（server_name）、訪問控制規則，內部嵌套location路徑匹配規則

????????這里，我們要配置的是server這一塊，其默認端口號為 80，這里我改成了9999。

????????然后就是location路徑匹配規則，root里面的是根路徑，如何不修改，nginx默認訪問的就是這個文件夾，這里要改成我們代理的文件夾terrain。

????????atuoindex on在Nginx配置中用于開啟目錄瀏覽功能。當設置autoindex on時，Nginx會在訪問指定目錄時顯示該目錄下的文件列表，類似于文件管理器中的目錄瀏覽功能，這里我們要開啟才能訪問我們的資源。

? ? ? ? 最后就是一些跨域請求問題，全部允許。

    server {listen       9999;server_name  localhost;#charset koi8-r;#access_log  logs/host.access.log  main;location / {root   terrain;autoindex on;# 支持跨域add_header Access-Control-Allow-Origin *;add_header 'Access-Control-Allow-Methods' 'GET, POST, OPTIONS';add_header 'Access-Control-Allow-Headers' 'DNT,User-Agent,X-Requested-With,If-Modified-Since,Cache-Control,Content-Type,Range';add_header 'Access-Control-Expose-Headers' 'Content-Length,Content-Range';}

? ? ? ? ?最后點擊nginx.exe啟動,瀏覽器訪問http://localhost:9999/就可以訪問到文件里面的內容。

? ? ? ? 最后，將這個路徑填入即可。

  let terrainProvider = Cesium.CesiumTerrainProvider.fromUrl('http://localhost:9999/',);viewer.terrainProvider = terrainProvider;

? ? ? ? 最后效果如下，如果大家喜歡我的文章的話，請點一個免費的贊和關注吧！

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