Cesium的地形加载及dem数据处理

2020-06-30 本文已影响0人 jadefan

cesium可以支持多种地形数据，推荐采用流式地形切片方式加载海量地形数据
先来看helloworld

var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer');

一行代码就可以显示出地球，但此时的是没有地形效果的，默认是采用的EllipsoidTerrainProvider，也就是高度为0的默认地形提供器

Cesium 加载在线地形数据

Cesium ion提供了全球地形数据服务，可以通过token访问

        var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer', {
            terrainProvider: Cesium.createWorldTerrain()
        });

此时的createWorldTerrain()方法创建的就是CesiumTerrainProvider的实例
可以看它的实现

    function createWorldTerrain(options) {
        options = defaultValue(options, defaultValue.EMPTY_OBJECT);

        return new CesiumTerrainProvider({
            url: IonResource.fromAssetId(1),
            requestVertexNormals: defaultValue(options.requestVertexNormals, false),
            requestWaterMask: defaultValue(options.requestWaterMask, false)
        });
    }

所以也可以通过CesiumTerrainProvider链接本地地形服务

Cesium 加载离线地形切片

本地化的离线地形切片首先要有地形数据，然后再进行切片处理，最后发布服务
初始数据获取和处理后面分析，假设已拿到tif格式的数据
切片处理有以下几种方式：

CesiumLab 最简单直接并且免费的第三方转换工具
CTB(Cesium Terrain Builder)转换

转换完成后，发布就可以通过IIS或nginx任意服务器发布
然后加载

var terrainLayer = new Cesium.CesiumTerrainProvider({
    url: "http://localhost:6666/terrain_tiles", 
    requestVertexNormals: true,  // 请求照明 
    requestWaterMask: true   // 请求水波纹效果
});
var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer', {
    terrainProvider: terrainLayer,
});

Cesium 支持的地形数据

Cesium有以下地形提供器

EllipsoidTerrainProvider 普通椭球体，默认无高度，无需请求服务，但可用程序设置高度
CesiumTerrainProvider 最常用地形提供器，加载相关地形数据服务
VRTheWorldTerrainProvider 支持从VT MAK VR-TheWorld Server服务器请求的地形图
GoogleEarthEnterpriseTerrainProvider 支持由Google Earth Enterprise服务器生成的地形服务
ArcGISTiledElevationTerrainProvider ArcGIS的高程服务

地形提供器是用来结构化地形数据，内部是通过TerrainData来实际处理地形数据
TerrainData的接口由以下三个方法继承实现：

HeightmapTerrainData 高度图
QuantizedMeshTerrainData 量化网格
GoogleEarthEnterpriseTerrainData 谷歌地球地形

Cesium支持的格式主要就是Heightmap和Quantized-Mesh，大体原理类似
地形瓦片(heightmap-1.0)格式的terrain瓦片集是根据TMS（瓦片地图服务）global-geodetic（全球大地坐标）规则进行切分

所有图块都具有后缀名.terrain
图块大小为65x65像素大小

DEM 数据来源

DEM是数字高程模型的英文简称(Digital Elevation Model)，是研究分析地形、流域、地物识别的重要原始资料。由于DEM 数据能够反映一定分辨率的局部地形特征，因此通过DEM 可提取大量的地表形态信息，可用于绘制等高线、坡度图、坡向图、立体透视图、立体景观图，并应用于制作正射影像、立体地形模型与地图修测。在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。

目前的一些主要数据源：

SRTM 数据

SRTM C 波段数据，可能是最有名的高程数据了。美国航空航天局 NASA 在 2000 时利用奋进号航天飞机上的雷达测观测所得，是以前用得最多的高程数据，覆盖了全球南北纬 60 度以内的区域。
不同版本：
V1为原始版本，
V2为利用现有水体数据库在V1基础上进行修正的版本，
V4版是在V2版缺失数据区域进行插值和修补。
不同精度：
SRTM1：1角秒精度，对应精度为30 米
SRTM3：3角秒精度，对应精度为90 米。谷歌地球所使用高程数据即为 SRTM3，全球覆盖，几乎没有漏洞、空洞。

ASTER GDEM 数据

该数据是根据 NASA 的新一代对地观测卫星 Terra 的观测结果制作完成的。其数据覆盖范围为北纬 83°到南纬 83°之间的所有陆地区域，陆地表面99%覆盖。这是目前覆盖最广的高精度全球高程数据。垂直精度20米，水平精度30米，噪点较高。

第一版（2009）：精度为90米，全球覆盖，保真度欠佳
第二版（2011）：精度为30米，全球覆盖，保真度较好

DLR 数据

DLR数据，即SRTM X 波段数据，DLR是德国宇航中心缩写，该数据同样由2000 在奋进号航天飞机开展航天飞机雷达地形测绘任务时测的，当年德国航天局DLR同在奋进号上用自己的雷达搞地形测绘，美国人用的C波段雷达，德国人用的X波段雷达，后者属于搭便车，航天飞机按美国人的测绘需求飞的，X波段覆盖更窄，没法扫全，所以扫出来的数据是呈网状的，但X波段精度更高，约在10米。
DLR用更高精度的雷达(X波段)，但只是呈网状覆盖全球，国内40%覆盖，带宽50KM，空白宽100KM。
精度为 1 角秒，高程相对精度 6 米，绝对精度 16米，噪点高。

GMTED2010 数据

GMTED2010 数据，美国地质勘探局 USGS和美国国家地理空间情报局 NGA制作
全球： 30 角秒、 15 角秒和 7.5 角秒，对应的最高精度也在 250 米了。
美国： 1 角秒、 1/3 角秒，部分区域还有 1/9 角秒，即精度达到了 3 米的水平。

DEM 数据下载

可通过几种途径下载:

对应数据官网，可直接访问下载，可能会比较慢
中科院镜像，速度会好点
地理空间数据云，有提供免费数据下载
各种地图下载器，比如图新地图等

下载后的数据格式一般就是.img或.tif等，用gis数据处理软件（ArcGIS、QGIS）都可以打开并处理，