WebGL，Cesium以及GeoJSON数据的简单介绍

目录

一、WebGL

二、Cesium

（1）Cesium：一个用于显示三维地球和地图的开源js库。

（2）Cesium的基本功能：

（3）cesium的依赖性与技术标准

（4）Cesium与周边产品的关系

（5）Cesium viewer界面部件介绍

三、GeoJSON数据

【GeoJSON数据】

【GeoJSON 对象 】

1 几何图形

2 Feature

3 特征集合

【可视化工具：geojson.io】

四、其他资料

【geojson资料】

【cesium资料】

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一、WebGL

WebGL 以 OpenGL Embedded System (ES) 为基础，这是用于访问 3D 硬件的低级过程 API。OpenGL（由 SGI 在 20 世纪 90 年代初创建）现在被视为是一个易于理解且成熟的 API。WebGL 让 JavaScript 开发人员有史以来第一次能够以接近原生的速度访问设备上的 3D 硬件。WebGL 和 OpenGL ES 都在非营利组织 Khronos Group 的赞助下不断发展。

通过浏览器支持库和操作系统的 3D API 库，WebGL API 几乎可以直接访问底层的 OpenGL 硬件驱动程序，而无需首先转换代码。

绘制过程三步：
  ● 获取顶点坐标
  ● 图元装配（即画出一个个三角形）
  ● 光栅化（生成片元，即一个个像素点）

 

二、Cesium

（1）Cesium：一个用于显示三维地球和地图的开源js库。

• 是基于Html5 WebGL技术在浏览器中显示三维物体，
• 采用的是WGS84坐标系，
• 可以用来显示海量三维模型数据、影像数据、地形高程数据、矢量数据等等。
  • 三维模型格式支持gltf、三维瓦片模型格式支持3d tiles。
  • 矢量数据支持geojson、topojson格式。
  • 影像数据支持wmts等。
  • 高程支持STK格式。

（2）Cesium的基本功能：

• 支持多种资源的图像图层，包括WMS，TMS，WMTS以及时序图像。图像支持透明度叠加、亮度、 对比度、GAMMA色调、饱和度都可以动态调整。 支持图像的卷帘对比。
• 支持3d地球、2d地图、2.5d哥伦布模式。3d视图可以使用透视和正视两种投影方式。
• 使用3d tiles 格式流式加载各种不同的3d数据，包含 倾斜摄影模型、三维建筑物、CAD和BIM的外部和内 部，点云数据并支持样式配置和用户交互操作
• 地形、模型、3d tiles模型的面裁剪
• 支持各种几何体:点、线、面、标注、公告牌、立方体、球体、球体、圆柱体、走廊(corridors)、管径、墙体可视化效果包括:基于太阳位置的阴影、自身阴影、柔和阴影
• 大气、雾、太阳、阳光、月亮、星星、水面。
• 粒子特效:烟、火、火花。
• 对象点选和地形点选。
• 支持鼠标和触摸操作的缩放、渲染、惯性平移、飞行、任意视角、地形碰撞检测。
• 控制摄像头和创造飞行路径
• 使用动画控件控制动画时间。
• 支持点、标注、公告牌的聚集效果全球高精度地形数据可视化，支持地形夸张效果、以及可编程实现的等高线和坡度分析效果支持标准的矢量格式KML、GeoJSON、TopoJSON，以及矢量的贴地效果。三维模型支持gltf2.0标准的PBR材质、动画、蒙皮和 变形效果。
• 贴地以及高亮效果使用CZML支持动态时序数据的展示。

（3）cesium的依赖性与技术标准

• Html5：HTML产生于1990年，1997年HTML4成为互联网标准，HTML5在从前HTML4.01的基础上进行了一定的改进的新一代标准，2008 年正式发布
• WebGL(Web Graphics Library) 是一种3D绘图协议，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速染，这样Web开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了，还能创建复杂的导航和数据视觉化。
• HTTP协议
• ogc地图服务标准
• 3D Tiles标准、gITF模型

（4）Cesium与周边产品的关系

（5）Cesium viewer界面部件介绍

 

三、GeoJSON数据

【GeoJSON数据】

GeoJSON ，一个用于存储地理信息的数据格式。GoeJSON对象可以表示几何、特征或特征集合，支持：点、线、面、多点、多线、多面和几何集合。在基于平面地图，三维地图中都需要用到的一种数据类型。

•  是一种对各种地理数据结构进行编码的格式，
• 基于Javascript对象表示法(JavaScript Object Notation, 简称JSON)的地理空间信息数据交换格式。
• 支持几何类型：点、线、面、多点、多线、多面和几何集合。
• 它里的特征包含一个几何对象和其他属性，特征集合表示一系列特征。

由于这种格式在三维地图中的优秀属性，使用它我们不仅可以轻松实现地图类功能，更重要的是在3D效果展示上也具有不凡的表现。

【GeoJSON 对象 】

了解用于存储空间数据的 GeoJSON 格式以及三种对象类型。

GeoJSON对象：表示几何、特征或者特征集合。

GeoJSON 格式定义三个对象：

• 几何图形
• 特征
• 特征集合

1 几何图形

“几何图形”是空间中的一个区域。 几何图形可以是：

• 由经度和纬度定义的单个点。
• 描述一行的多个点。
• 描述多边形轮廓的多个点。
• 多个几何图形的集合。

几何图形 GeoJSON 对象有两个属性：

• type：指定几何图形的类型，如 Point 或 Polygon。
• coordinates：在一个两项数组中包含经度和纬度值的坐标。 第一项为经度，第二项为纬度。 点在一个数组中只有一个值。 线和多边形在一个数组中具有多个值。 对于多边形，必须闭合形状，因此最后一个坐标必须与第一个坐标相同。

下面的几何图形对象示例包含美国华盛顿州雷蒙德的 Microsoft 总部的一个点：

{
    "type": "Point",
    "coordinates": [-122.136866, 47.642472]
}

下面是围绕法国巴黎的正方形的多边形示例：此正方形有五个坐标，四个角，最后一个坐标与闭合正方形的第一个坐标相同。

{
    "type": "Polygon",
    "coordinates": [
        [
            [2.2580337524414062, 48.81251594581751],
            [2.4262619018554688, 48.81251594581751],
            [2.4262619018554688, 48.90377176147872],
            [2.2580337524414062, 48.90377176147872],
            [2.2580337524414062, 48.81251594581751]
        ]
    ]
}

2 Feature

Feature特征是一个空间中有边界的实体。 因此，它是一个几何图形，有一组属性，描述了该位置中的内容。 这些属性可以是数据，如地名或温度。

Feature特征 GeoJSON 对象有三种属性：

• type：指定对象的类型，并且对于特征来说始终为 Feature；
• geometry：是用于定义此特征的位置的 GeoJSON 几何图形对象；
• type：存储要素类型（Point(点),LineString,Polygon,MultiPoint(多点),MultiLineString(多线)和MultiPolygon(多面)）；
  • Point：需要有一个位置；
  • MultiPoint：其coordinates成员是 Point 坐标数组的数组；
  • LineString：需要提供两个位置，即线段的起点和终点；
  • MultiLineString：其coordinates成员是 LineString 坐标数组的数组；
  • Polygon：多边形，具有四个或更多位置的封闭 LineString；
  • MultiPolygon：其coordinates成员是 Polygon 坐标数组的数组；
  • GeometryCollection：几何类型的异构组合；
  • FeatureCollection：是 Feature 对象的组合；
  • coordinates：坐标（存储图形坐标）；
• properties：任何有效的 GeoJSON 对象，它定义特征的属性。

下面是法国巴黎的一个示例特征：

{
    "type": "Feature",
    "geometry": {
        "type": "Polygon",
        "coordinates": [
            [
                [2.2580337524414062, 48.81251594581751],
                [2.4262619018554688, 48.81251594581751],
                [2.4262619018554688, 48.90377176147872],
                [2.2580337524414062, 48.90377176147872],
                [2.2580337524414062, 48.81251594581751]
            ]
        ]
    },
    "properties": {
        "city_name": "Paris",
        "population": 2148271
    }
}

3 特征集合

顾名思义，“特征集合”就是特征的集合。

特征集合 GeoJSON 对象有两个属性：

• type：指定对象的类型，并且对于特征几何来说始终为 FeatureCollection。
• features：GeoJSON 特征对象的数组。

下面是两个欧洲城市的特征集合的示例：

{
    "type": "FeatureCollection",
    "features": [{
            "type": "Feature",
            "geometry": {
                "type": "Polygon",
                "coordinates": [
                    [
                        [2.2580337524414062, 48.81251594581751],
                        [2.4262619018554688, 48.81251594581751],
                        [2.4262619018554688, 48.90377176147872],
                        [2.2580337524414062, 48.90377176147872],
                        [2.2580337524414062, 48.81251594581751]
                    ]
                ]
            },
            "properties": {
                "city_name": "Paris",
                "population": 2148271
            }
        },
        {
            "type": "Feature",
            "geometry": {
                "type": "Polygon",
                "coordinates": [
                    [
                        [-0.5287170410156249, 51.26019611626714],
                        [0.26641845703125, 51.26019611626714],
                        [0.26641845703125, 51.70916142932303],
                        [-0.5287170410156249, 51.70916142932303],
                        [-0.5287170410156249, 51.26019611626714]
                    ]
                ]
            },
            "properties": {
                "city_name": "London",
                "population": 8908081
            }
        }
    ]
}

【可视化工具：geojson.io】

官网地址

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四、其他资料

【geojson资料】

geojson说明文档GeoJSON格式规范说明 - OSCHINA - 中文开源技术交流社区

讲解视频GeoJSON数据格式解析_哔哩哔哩_bilibili

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 【cesium资料】

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