三维GIS笔记
超图三维GIS和WebGIS网课教程的一些笔记。内容包含了目前GIS三维领域和WebGIS三维的绝大部分基本知识和应用场景案例。
一、初级三维GIS
1.1 大规模点云处理及优化
暂时略过，项目中没有遇到过直接加载点云数据
1.2 倾斜摄影数据获取、对接、处理、优化
1. 获取：航拍 → 空三加密 → 点云 → TIN → 白膜DSM → 成品三维模型
2. 对接：在SuperMap iDesktop里面如何加载倾斜摄影模型 （略过）
3. 处理: 效果修补、单体化、优化
（1）修补 -- 在idesktop的“对象操作”里进行
对模型进行裁剪、挖洞、填补、水面化等操作（类似对二维矢量面进行叠加分析的裁剪合并啥的，只是这个是对一个三维模型），在iDesktop的“对象操作”功能区中进行操作。水面化的效果如下：
图： 倾斜摄影水面效果修补
（2）单体化方法
① 切割单体化：整个的倾斜摄影模型，切割成一个个单独的模型
② ID单体化：超图自己的一个解决方案。过程：搞一个矢量面图层，叠在倾斜摄影上，然后把每个矢量面的ID值赋给覆盖了的倾斜摄影顶点上，生成S3M数据格式，这样倾斜摄影TIN网每一个顶点都多了一个ID属性，就可以拿来作为单体化判断依据。（这样会不会大幅增加数据量？每一个顶点都多了个字段）
③ 动态单体化： 和ID单体化的区别就是不会生成S3M格式的数据来加载，其他原理是一样的。和Cesium的单体化方案一样，就是根据矢量面数据生成一个看不见的ClassificationPrimitive自动套在倾斜摄影模型上，详细代码见我另一篇博客：Cesium纯代码实现倾斜摄影单体化查询
（3）优化（idesktop的“三维对象”→“数据处理”里）
优化的目的：更快加载倾斜摄影模型
① 合并根节点：其实就是降低分辨率，把四个结点加权方法合并为一个节点，类似深度学习的卷积操作。
② 压缩纹理：对贴图图片进行压缩，因为有时候一个三维模型的结构数据很小就几十KB，贴图倒是有10多M。
③ 切片：超图就是S3M格式，Cesium就是3dtiles格式
④ 分布式存储
1.3 BIM数据的对接、坐标、属性编辑、优化
暂时略过，项目中还没遇到加载BIM数据的
1.4 3DMax数据
暂时略过，项目中还没遇到加载3D Max数据的
1.5 三维场模型
用来表达连续三维空间的数据类型，主要包含：TIM和体元栅格
1. TIM模型：（连续不规则四角网，TIN模型的升级版）
应用领域：地质体。 TIN用来表达连续的地形表面，但是地质体在地下还有结构，所以要用到TIM。关于TIN数据格式，在1.6中有详细介绍。
图：TIM模型
2. 体元栅格模型 Voxel Grid
应用领域：热力图的三维形式，如：温度、信号强度、气压、风速等等。
图：体元栅格应用
3. 基于2D数据的3D建模
本质：获取二维面图层各个Geometry的高度，然后拉伸为3D的建筑。获取高度的方法如下：
① 现实中测量后，手动赋高度值
② 在有倾斜摄影模型的情况下，通过计算倾斜摄影模型和地形的高差，求得高度。
1.6 地形数据的处理与应用
1. 地形数据的类型：
规则格网、不规则格网TIN
① 规则格网
缺点：地形起伏大的地方表现力不足，起伏小的地方数据冗余
主要使用的数据格式：tiff , tif , img, grid, ecw
图： 规则格网地形
② 不规则三角网TIN
由规则格网生成TIN缓存而得来。
图：不规则三角网地形
2. 地形数据的处理
裁剪、边缘和断崖的平滑处理
1.7 多源数据融合
1. 坐标系转换（已知坐标系）、坐标配准（未知坐标系）
2 地形的修改: TIN地形镶嵌（idesktop里面操作）
3. 倾斜摄影上叠加三维模型：倾斜摄影压平（idesktop操作）
4. 倾斜摄影镶嵌：挖山修路
5. 布尔运算，求交：隧道模型和地形模型求差集，挖隧道修路
1.8 三维场景的搭建与发布
1. 搭建
图： 三维场景建立的流程
GIS三维场景性能的评价指标：FPS，低于25则建议优化
三维场景优化的主要手段：缓存、边界反走样（抗锯齿）、图层的最大最小可见高度和距离
2. 发布
超图用iserver/iobject发布；三维静态资源用tomcat等发布，二维图层用geoserver发布OGC标准的地图服务。
1.9 Cesium.js(supermap改进版)简介
没啥用，很多功能需要搭配iserver服务器实现，买不起iserver。建议直接看Cesium官网的开源示例。
二、中级三维GIS
2.1 BIM：概述、制作、对接、问题、性能优化
工作没接触过，暂时跳过
2.2 3ds max：概述、制作、对接、性能优化
工作没接触过，暂时跳过
2.3 倾斜摄影：概述、制作、对接、问题、性能优化
1. 概述、制作、对接：略
2. 优化
① 切片：3dtiles
② 压缩单体化
③ 合并根节点： tiles文件夹过多，数据过于琐碎
④ 生成大文件：把所有的tiles文件存到.db文件夹中，通过sqlite来读取 （pc和移动端适用）
2.4 模型的常用处理
1. 布尔运算
三维模型之间和三维模型与图层之间的裁剪、合并、求交运算。
2. 矢量数据提取
从三维模型中提取二维数据：就是对模型做一个剖切，然后获取截面的矢量面数据。如下图所示
图： 三维模型提取二维结构数据
3. 模型操作
提取截面、拉伸、提取边界
4. 模型编辑
模型平移、旋转
2.5 二三维缓存详解
0. 缓存概述
缓存的生成的几个主要配置项：
① 纹理压缩、
② 切片范围（单位切片代表的面积）
③ 过滤阈值（如：把几个单位融为一个单位）
④ LOD层级数量
1. 矢量缓存
现在用的很少了
2. 模型缓存
Cesium: *.b3dm， *i3dm ( 3DTiles)
3. 影像缓存
.png的LOD切片：先分层，再分块。（四叉树方法剖分，一切为四）
图：影像切片规则
4. 地形缓存
Cesium： .terrain格式LOD切片
5. 地图缓存
① 栅格瓦片：应用场景，如遥感影像切片
② 矢量切片 （maobox的mvt矢量地图切片）：应用场景，如百度地图可以在地图工坊自定义地图的显示方法。
2.6 iServer的使用
（贵，用不起，详细操作不看了，记录一些通用的GIS服务器标准）
1. 功能
① 地图服务：发布地图，专题图、地形；
② 数据服务：数据的增改删查、动态标绘；
③ 分析服务：叠加分析、缓冲区分析、插值分析、网络分析、路径分析；
④ AI服务：分布式、计算机视觉分析、等；
图 ：超图iServer服务器的功能列表
2. 数据安全控制
① 基本操作：权限控制，登录密码，加载数据密码，token，等。想给GIS数据加密貌似没有，毕竟百度高德之类的大厂地图也可以被爬下来数据。
② GIS专属加密操作：坐标系加密。
2.7 Cesium的使用
详见第三、第四章节部分
2.8 GIS行业赋能案例：BIM、倾斜摄影、城市设计
1. BIM案例
应用项目场景：建筑施工进度管理、建筑与设备维护管理。
具体功能有：点击属性查询
2. 倾斜摄影案例
应用项目场景：社区管理
具体功能：单体化点击属性查询、单体化语义分割
图： 倾斜摄影单体化语义分割（手动分割，非AI）
3. 城市设计案例
① 案例1 ：【拆迁分析】
图： GIS在城市规划设计的应用案例1
② 案例2：【模拟建设】
图： GIS在城市规划设计的应用案例2
2.9 三维可见性分析：通视、可视域、天际线、视频投放
1. 通视分析
概念：从一个点出发，是否可以看到某个点。如下图：从亭子观察旁边大楼的多个点位，绿色的为可见，红色为不可见。
图： 通视分析
2. 可视域分析
概念：从某点出发，是否可以看见某个范围。
图： 可视域分析
3. 天际线
不解释了，很基础
4. 视频投放
概念：在场景中插入一个视频
图： 可视域分析
2.10 三维空间分析：TIN地形、剖面、坡度坡向、挖填方、开敞度、日照、box裁剪、淹没、兴趣点
不解释了，很基础
2.11 三维管网
项目没遇到过，暂时不看
2.12 三维动态图层
图： 动态图层
2.13 三维标绘与动态推演
在一些项目里面这个功能挺核心的，如抢险救灾、环境污染等。
1. 主要应用领域
实时指挥调度
2. 核心功能
可交互、可编辑、可实时、可模拟推演
3. 实现
1）三维标绘的标号：剪头标号 + 警示标号
2）超图自己封装的Plotlayer类来实现，需要配合iserver发布的数据才可以。
图： 三维标绘 + 动态推演
三、Cesium.js 初级
参考： http://support.supermap.com.cn:8090/webgl/examples/webgl/examples.html
四、Vue3 + Cesium.js项目实训
参考： SuperMap_iClient3D_Vue_for_WebGL (supermapol.com)
完结 2022.5.24