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编程问答

学习 Cesium (五)：加载离线高程数据

發布時間：2023/12/31 编程问答 45 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了学习 Cesium (五)：加载离线高程数据小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

學習 Cesium (五)：加載離線高程數據
- 前言
- - 本文的測試環境
  - 基本的構建流程
- 獲取高程數據
- 高程數據處理
- - 使用 Cesiumlab 制作地形文件
  - 使用 gdal2srtmtiles.py 腳本制作heightmap-1.0 格式地形文件
  - - 安裝 Python 2.7
    - 注冊 Python 2.7
    - 安裝 PIL
    - 安裝 GDAL
    - 安裝 numpy
    - 安裝 GDAL py2.7版
    - 生成 .terrain 數據
  - 使用 Cesium Terrain Builder 工具制作 Quantized-Mesh-1.0 格式地形文件
  - - 源碼編譯安裝及使用
    - - 準備
      - 編譯安裝GDAL
      - 編譯安裝zlib
      - 編譯CTB
      - 使用 CTB
    - Docker 安裝 CTB 及使用
- 集成到Cesium

學習 Cesium (五)：加載離線高程數據

前言

通過前面的學習，Cesium 最基本的應用已經可以了。但是，在實際項目中我們還需要加入高程數據，才能顯示真實的地形。下面我就一步一步介紹如何加載真實的高程數據。

本文的測試環境

OS: Window 10 家庭版
Cesium: v1.78.0
Web Browser: Chrome v88.0.4324.150

基本的構建流程

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.edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3}#mermaid-svg-IZqpAUFMTnctixjH .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2}#mermaid-svg-IZqpAUFMTnctixjH .marker{fill:#333}#mermaid-svg-IZqpAUFMTnctixjH .marker.cross{stroke:#333}:root { --mermaid-font-family: "trebuchet ms", verdana, arial;}#mermaid-svg-IZqpAUFMTnctixjH {color: rgba(0, 0, 0, 0.75);font: ;}獲取源 DEM 文件如 SRTM 的 tif 文件使用 tif 文件生成地形瓦片托管靜態瓦片資源配置 Cesium TerrainProvider

獲取高程數據

高程數據從哪里來呢？現在市面上有些衛星地圖下載軟件，比如水經注、BIGEMAP等，其中一些也包含高程數據下載。我沒有試過，具體好不好用不清楚。也可以到CGIAR CSI的網站下載。

這里介紹最原始的方法，就是去 NASA 的 EarthData 網站下載。這里有很多全球地理數據，大家可以找自己想要的下載。

我這里選擇了 ASTGTM v003 的數據，可以在這個網址 https://lpdaac.usgs.gov/products/astgtmv003/ 查看。

點擊頁面的【ACCESS DATA】按鈕，在彈出對話框中可以看到有多種下載方式。我選擇了從 NASA Earthdata Search 下載。

點擊彈出窗口 NASA Earthdata Search 的【Download Data】按鈕，進入下載流程。這里提醒需要先注冊 Earthdata 的賬戶。請注冊登錄賬戶后進行下載。建議選用腳本的方式下載，因為是國外網站，數據量大，經常會因為網絡不穩定導致下載中斷。使用腳本可以在中斷后重新執行腳本，繼續下載。

高程數據處理

高程數據一般是 .tif 文件格式，在應用到 Cesium 前，需要將其轉換成瓦片文件。cesium目前支持的格式有下面的兩種地形格式，分別是：

Quantized-Mesh(推薦使用)
HeightMap

在heightmap 1.0 terrain format說明頁面上，官方明確指出這種格式已經廢棄了，推薦使用quantized-mesh。

地形文件制作有三種途徑：

使用 Cesium 實驗室的 Cesiumlab2 工具進行處理，開箱即用。
使用 gdal2srtmtiles.py 腳本進行處理，需要安裝依賴工具庫。
使用 Cesium Terrain Builder 開源工具進行處理，需要編譯安裝相關軟件。

使用 Cesiumlab 制作地形文件

下載 Cesiumlab 安裝文件，我使用的的 Cesiumlab v2.0.8 版本。

注冊賬戶，登錄使用。

該軟件可生產 Quantized-Mesh 和 HeightMap 兩種格式的地形文件。軟件界面友好，詳細制作過程無需說明，在此略過。

使用 gdal2srtmtiles.py 腳本制作heightmap-1.0 格式地形文件

請先下載工具包 https://download.csdn.net/download/LeoOthello/15911813 ，可將文件解壓到 C:\terrain 目錄下。

安裝 Python 2.7

雙擊安裝 T1-python-2.7.11.msi，默認即可。默認安裝到 C:\Python27，安裝完成后配
置環境變量，在系統環境變量 path 中添加 C:\Python27 。

注冊 Python 2.7

在 cmd 控制臺執行

> python C:\terrain\T2-reg.py

執行成功后會提示

=== Python 2.7 is now registered!

安裝 PIL

雙擊安裝 T3-PIL-1.1.7.win32-py2.7.exe 程序，默認即可。

安裝 GDAL

雙擊安裝 T4-gdal-111-1800-core.msi 程序，默認即可。如果默認安裝路徑為
C:\Program Files (x86)\GDAL\ ，增加或修改系統環境變量：

增加環境變量 GDAL_DATA 值為 C:\Program Files (x86)\GDAL\gdal-data\

修改環境變量 path，在 path 中增加 C:\Program Files (x86)\GDAL 。

安裝 numpy

雙擊安裝 T5-numpy-1.8.1-win32-superpack-python2.7.exe 程序，默認即可。

安裝 GDAL py2.7版

雙擊安裝 T6-GDAL-1.11.4.win32-py2.7.msi 程序，默認即可。

生成 .terrain 數據

拷貝 T7-gdal2srtmtiles-demo.py 文件，將克隆文件改名為 T7-gdal2srtmtiles.py 。

打開 T7-gdal2srtmtiles.py 進行編輯，找到文檔最后
面幾行（第 2592 行），修改 T7-gdal2srtmtiles.py 的位置為你機器上的位置，修改
tif 的位置和輸出文件的位置。-z 后面可以輸入生成的級數如 0-8 或 0-15 等，級數越大越慢。修改完成后保存。

在 cmd 中輸入

python C:\terrain\T7-gdal2srtmtiles.py

如果不報錯，應該休息片刻就可以看生成的文件了。生成的文件每個目錄下都有.terrain,.hdr,.kml 三種文件，我們只用到.terrain 文件。
4. 拷貝“覆蓋至生成 tiles 結果”目錄中的 layer.json 文件和 0 文件夾至生成結果目錄下，比如我當前是 terrain_tiles 目錄下。
5. 目前這套工具只能處理單個 tif 文件，如果涉及多個 tif 文件，可將每次生成的 terrain_tiles 文件夾覆蓋添加到一個文件夾中。

使用 Cesium Terrain Builder 工具制作 Quantized-Mesh-1.0 格式地形文件

在 Cesium Terrain Builder 的網頁上介紹了兩種使用該工具的方式。一種是源碼編譯安裝，一種是使用 Docker 安裝 CTB 的鏡像文件。下面進行分別介紹。

源碼編譯安裝及使用

準備

下載 CTB 工具源文件

安裝 VS2015

安裝 CMake

下載依賴庫 GDAL 源文件 https://download.osgeo.org/gdal/2.4.4/gdal-2.4.4.tar.gz

下載依賴庫 zlib 壓縮包 http://zlib.net/zlib1211.zip

編譯安裝GDAL

解壓gdal壓縮包

進入解壓后的目錄，修改./nmake.opt文件（最好使用vs2015打開），將57行的GDAL_HOME改成解壓后的GDAL的實際路徑，將191行的#WIN64=YES改為WIN64=YES（即把#去掉）。

管理員運行x64 Native Tools Command Prompt for VS 2015工具，輸入

nmake -f makefile.vc MSVC_VER=1900 WIN64=1

開始編譯，喝杯咖啡，完成后，依次輸入

nmake -f makefile.vc install nmake -f makefile.vc devinstall

最后，配置環境變量，將./data配置為GDAL_DATA。

編譯安裝zlib

解壓zlib壓縮包

使用管理員打開vs2015，然后打開./contrib/vstudio/vc14/zlibvc.sln解決方案，解決方案配置改為release，平臺改為x64，右鍵zlibvc項目，找到生成事件，把命令行的bat文件路徑改成絕對路徑，最后直接右鍵解決方案，選擇生成。

創建include和lib/release/x64目錄，復制./zconf.h、./zlib.h到include目錄下；復制./contrib/vstudio/vc14/x64/ZlibDllRelease/zlibwapi.dll、./contrib/vstudio/vc14/x64/ZlibDllRelease/zlibwapi.lib到x64目錄下。

編譯CTB

打開 cmake gui，配置 source code 路徑到 /path/to/cesium-terrain-builder/src。

在 cesium-terrain-builder 目錄下創建 build 目錄，配置 cmake 的 build 路徑到該目錄，勾選Advanced。

點擊 Configure 按鈕。

配置 GDAL_INCLUDE_DIR 為GDAL編譯后的 include 文件夾，GDAL_LIBRARY 為 GDAL 編譯后的.lib文件。

配置 ZLIB_INCLUDE_DIR 是 zlib 動態庫所在文件夾，ZLIB_LIBRARY_DEBUG , ZLIB_LIBRARY_RELEASE 是 zlib 的 .lib 文件。

選擇編譯平臺為 MSVC2015，然后點擊 Generate，即可在build路徑下生成 MSVC2015 的 sln 工程文件。

點擊 Open Project ，使用 VS2015 打開項目。

右鍵 ALL_BUILD 項目，點擊生成。

創建 bin 文件夾，將 build/src/Release、build/tools/Release 兩個文件夾下的所有文件拷貝到 bin 文件夾里；將 gdal、zlib 等 dll 拷貝到 bin 文件夾里。將 gdal 的工具 gdalbuildvrt.exe 文件拷貝到 bin 文件夾里。

PS: CTB工具生成的 Quantized-Mesh 地形文件默認是 gzip 壓縮的 terrain 文件。這種文件在下面的集成中會報錯找不到文件。因此，在編譯 CTB 工具前需要對源代碼進行修改。

使用 CTB

測試 CTB

> tile-info.exe --version

使用 gdalbuildvrt.exe 工具，將多個 tif 文件合并為 vrt 文件

> gdalbuildvrt.exe D:/temp/temp.vrt D:/temp/N29E106.tif

使用 CTB，命令如下

> ctb-tile -o D:/temp/terrain_tiles -f Mesh D:/temp/temp.vrt -c 4

生成 layer.json 文件，命令如下

> ctb-tile -o D:/temp/terrain_tiles -f Mesh D:/temp/temp.vrt -c 1 -l

Docker 安裝 CTB 及使用

安裝 Docker Desktop

啟動 Docker ，拉取 CTB 鏡像

$ docker pull tumgis/ctb-quantized-mesh

創建一個新容器，啟動 ctb 環境

$ docker run -v D:/temp:/data -ti -i tumgis/ctb-quantized-mesh:latest bash

合并tiffs，生成.vrt文件

/data# gdalbuildvrt ./temp.vrt ./*.tif

運行ctb-tile生成瓦片

/data# ctb-tile -f Mesh -C -N -v -o ./terrain_tiles ./temp.vrt

最后創建Cesium layer.json描述文件

/data# ctb-tile -f Mesh -C -N -v -o ./terrain_tiles ./temp.vrt -l

如前所述，這個鏡像版生成的 Quantized-Mesh 格式地形文件也是 gzip 壓縮過的。

集成到Cesium

將高程數據 terrain_tiles 文件夾放在 HelloWorld 項目目錄的 Assets 目錄下。

在 Cesium 應用代碼中添加地形提供者 terrainProvider。

// 創建地形提供者var terrainProvider=new Cesium.CesiumTerrainProvider({url: Cesium.buildModuleUrl("Assets/terrain_tiles") // 指定地形文件的路徑});// 在觀察器中指定地形提供者let viewer = new Cesium.Viewer("cesiumContainer",{geocoder:false, // 關閉查找位置工具homeButton:false, // 禁用Home按鈕sceneModePicker:false, // 禁用視景模式拾取器baseLayerPicker:false, // 禁用數據層拾取器terrainProvider:terrainProvider, // 啟用地形提供者navigationHelpButton:false, // 禁用導航按鈕animation:false, // 禁用動畫部件timeline:false, // 禁用時間線fullscreenButton:false, // 禁用全屏按鈕// 使用自帶的離線影像作為紋理貼圖imageryProvider: new Cesium.TileMapServiceImageryProvider({url: Cesium.buildModuleUrl("Assets/TMS/tiles")}),});

HeightMap 格式地形的最終效果如下圖

Quantized-Mesh 格式地形的最終效果如下圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的学习 Cesium (五)：加载离线高程数据的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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