ALOS全球30m地形高程瓦片数据介绍
一、背景
前几篇文章介绍了全球12.5m地形高程数据及版本升级，为何要升级，是因为12.5m全球陆地覆盖不全，所以需要使用更高分辨率数据去修补，而如果降低一些分辨率，则会有更多全球级别的地形高程数据，ALOS是其中一个。
在全球30m的地形高程数据中，有SRTM、ASTER、NASA、ALOS等数据，这一众数据中，论数据质量和数据时效性，ALOS是其中最好的。
ALOS（Advanced Land Observing Satellite）是由日本宇航局（JAXA）发射的卫星，提供了一系列的地球观测数据，包括高分辨率的光学影像和数字高程模型（DEM）数据。其DEM数据主要是通过其搭载的PALSAR（Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar）雷达仪器获得的。PALSAR是一种合成孔径雷达，能够在不同的地形和天气条件下获取地表高程信息。DEM数据在许多地理信息和环境研究应用中都得到了广泛的应用，包括地形分析、水资源管理、自然灾害监测等。
基于此，我对ALOS 30m的高程数据进行了处理，生成了能够在Cesium上显示的terrain瓦片数据。
二、数据介绍
ALOS的数据获取可以通过USGS Earth Explorer或其他相关平台均可免费获取，数据量比较大，处理起来比较费时。下载下来的数据无法直接使用，需要进行重投影、拼接成一整张tif，拼接起来后数据较大，大约有1.4TB，接下来使用瓦片工具对数据进行处理，生产出来的成果能够直接在Cesium上加载显示。生成的数据layer.json配置如下：
可以看到，目前30m高程数据最高能切到14级，生成出来的瓦片数据总共有6.68亿个散列文件!
三、数据使用
数据使用分两步：1.数据发布，相当于在后端进行数据发布，供前端调用进行可视化展示；2.Cesium调用CesiumTerrainProvider对数据发布url进行接入；下面分别进行详细介绍。
1、数据发布
地形瓦片数据很简单，是terrain格式文件，按照层级和列号以文件夹形式组织；而且数据切好后不需要改动，都是静态文件，因此，使用Nginx进行发布最为方便、简单，也可以使用Tomcat等也可以发布。这里我使用windows环境下Nginx对ALOS全球30m地形瓦片数据发布进行介绍。
首先下载Nginx，我下载的是1.24.0版本，下载解压后，进入conf文件夹，使用notepad++打开nginx.conf文件，对默认server进行配置，如下图所示：
这里监听的是8802端口，也针对跨域进行了相关设置，我们关注的是location部分，root配置的是地形瓦片数据根目录在电脑的绝对路径，我这里配置的是D:/Data/DEM/Data/DEM-30M-WGS84-GLOBAL-ALOS-MESH/，在电脑中打开这个绝对路径，可以看到ALOS全球30m地形瓦片数据的根目录截图：
为了方便大家使用，我把server的配置信息发出来。
server
{
listen 8802;
server_name localhost;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
add_header Access-Control-Allow-Origin "$http_origin";
add_header Access-Control-Allow-Credentials true;
add_header Access-Control-Allow-Methods 'GET, POST, OPTIONS';
add_header Access-Control-Allow-Headers 'DNT,X-Mx-ReqToken,Keep-Alive,User-Agent,X-Requested-With,If-Modified-Since,Cache-Control,Content-Type,Authorization';
if ($request_method = 'OPTIONS')
{
return 204;
}
location / {
autoindex on;
root D:/Data/DEM/Data/DEM-30M-WGS84-GLOBAL-ALOS-MESH/;
#index index.html index.htm;
}
error_page 500 502 503 504 /50x.html;
location = /50x.html {
root html;
}
}
配置好后，保存nginx.conf文件，然后打开命令行，进入nginx.exe当前目录，输入命令"start nginx"对nginx进行启动，会有一个窗口一闪而过，这样数据就发布了。
数据虽然发布了，为了验证数据是否发布成功，我们可以打开浏览器，输入“http:\localhost:8802”,如果显示地形瓦片数据目录，表示数据发布成功了。
2、数据接入
数据发布完成后，我们开始进行数据接入，首先搭建Cesium工程，这里不再展开，我放出加载地形瓦片数据关键代码：
//创建viewer
const viewer = new Cesium.Viewer('cesium-app', {
selectionIndicator: false,
baseLayerPicker: false,
homeButton: false,
infoBox: false,
timeline: false,
navigationHelpButton: false,
navigationInstructionsInitiallyVisible: false,
vrButton: false,
fullscreenButton: false,
geocoder: false,
animation: false,
sceneModePicker: false,
shadows:true,
imageryProvider: new Cesium.ArcGisMapServerImageryProvider({
url: 'https://services.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/World_Imagery/MapServer'
})
});
viewer.cesiumWidget.creditContainer.style.display = "none";
viewer.scene.globe.enableLighting = false;
viewer.scene.highDynamicRange = true;
viewer.scene.msaaSamples = 16;
viewer.scene.fog.enabled = true;
viewer.scene.fog.enableLighting = true;
//加载地形
viewer.terrainProvider = new Cesium.CesiumTerrainProvider({
url:"http://192.168.1.77:8802/",
tilingScheme: new Cesium.GeographicTilingScheme(),
requestVertexNormals:true
});
在上述代码中，首先创建viewer对象，设置大气、雾、光照、抗锯齿等参数增强地形表达效果；再通过CesiumTerrainProvider创建viewer的terrainProvider对象，这样数据就加载到场景当中了。在这里说明一下,我的后端nginx和前端cesium不是一台机器，后端机器ip是192.168.1.77,开放的端口号是8802，因此我们接入的url全称是"http:\192.168.1.77::8802"，也需要设置tilingScheme,我们的数据都是wgs84投影，所以设置的是GeographicTilingScheme对象；同时设置requestVertexNormals为true，因为地形瓦片是Mesh格式，在生成Mesh格式terrain数据时，也生成了每个点的法向量，这样开启光照，地形会有光照明暗阴影，效果更加自然。
最后运行程序，数据就能顺利接入cesium里了。下面放几张截图效果
从上面可以看出，整个数据发布和数据接入还是比较容易的。有些公司和开发者将瓦片数据进行打包成紧凑型格式，或者存入sqlite等数据库中，再开发数据发布服务进行数据发布，整个小文件瓦片数据打包成一个或多个大文件，这样便于迁移和权限控制；我个人觉得使用Nginx发布瓦片数据这种方式反而更纯粹、更简单；因为地形瓦片数据我已经压缩成tar.gz或者zip等压缩格式，而且数据不再更改，如果需要迁移，只需要把压缩文件迁移过去后解压，再配置Nginx参数即可。
四、结语
ALOS是目前覆盖全球范围能够获取到的最高精度，质量和时效性最好的的数据了，这份数据用来做地形显示、地形分析、水文模型等效果和质量都是比较优秀的。对于这份数据，有需要的读者，可以私信联系；我将及时回答大家的问题。