基于Ogre的谷歌3D地图引擎

最近因为项目的需要，使用Ogre3D引擎开发了一套3D地图(GIS， 北斗)com组件，附demo程序，下载后，请阅读readme.txt了解如何运行。支持谷歌、百度等地图源，离线，在线数据, 支持IE浏览器运行，道路和卫星地图。之所以称为3D地图(GIS)引擎，相比百度、谷歌的原版网页地图有以下不同：

1. 3D:地图是绘制在3D场景里，自然支持视角的旋转，俯视角，视角高度拉升等。可以与其他的3D建筑，设备，车辆，船舶，标签等模型混合绘制。但是与google earth 3D地图不同，google earth有高度数据，山脉等有高度，是真3D，本地图没有高度数据，是伪3D。但是两者都是在3D场景绘制，能方便的与其他3D模型混合。

 

 

 

2. 流畅性: 百度，谷歌网页版地图在视角高度拉升，平移过程中有很明显的卡顿。本引擎可以指定下载线程的数目，使用多线程下载在线地图，并且使用了大量的线程和数据缓冲优化，在普通网络下，可以非常流畅的视角高度拉升和平移，没有任何卡顿。附件附带演示程序。

3. 离线：可以将地图下载到本地，离线使用。

4. 网络数据：支持http, tcp多种方式从数据库，或者经由web服务连接数据交互数据。

5. 精确性：与百度，谷歌网页版地图API不同，本引擎根据每个地图引擎实现大地坐标系、世界坐标系、3D场景坐标系将的转换。实现大尺寸范围内的角度、距离测量。距离测量精度至少>1m(没有详细测试过）。

6. 俯视效果：传统网页地图始终是从正上方向下看的，属于平行投影。但是3D视角里，可以俯视，在看近景的同时，可以看到远景。例如从北京附近的上空俯视北方，即可以看到北京，也可以看到俄罗斯。但是北京的地图是清晰的，俄罗斯的地图是比较模糊的。

 

为了实现上面的目标，有非常多的问题需要解决，总结如下以供参考：

1. 地图源：如何得到地图数据。

2. 拼接地图：如何将地图数据拼接到3D场景。一般地图都是基于瓦片(Tile)拼接方式。

3. 地图绘制：这是比较复杂的问题。要得到操作流畅，低内存消耗（本系统地图所占内存最大值在300M左右，比google earth小，内存稳定），响应速度快，用户可以浏览任何区域的地图，绝不可能是简单的将地图图片绘制出来。为了得到流畅，自然过渡的视觉效果，同时内存必须控制在一个合理，尽量小的范围，那么视角的中心需要使用高精度的地图图片，而随着视角变远，需要使用低精度的图片。这样，即使在俯视角很大情况下（也就是可以看很远地方），绘制的资源也很少，但是视觉效果真实。而且高低精度的渐变混合，在视角从高到低，或者从低到高的拉升过程中，地图也是渐变，流畅的。

   地图绘制需要比较复杂的调度方案和混合机制，而不是简单的把图片绘制出来。

 

4. 下载线程: 下载地图数据，必须在另外一个线程里，在后台进行，才可能保证操作的流畅性。为了最大化的利用网络带宽，需要一个下载调度器，调度器决定开启多少线程去下载每一个图片，以及从哪里下载。在用户操作比较快的时候，中间一些图片刚刚被调度器启动下载，这时如果继续下载他们是没有意义的，因为用户操作比较快，例如快速拉低视角，中间这些图片是会被跳过，用户看不到的。所以，调度器还需要决定何时已经如何丢弃正在下载的资源，已经保证用户当前视角的中心位置地图的下载优先级最高，可以插入到已经在下载的资源的前面。

      因此，下载器实际上比一个比常规多线程以及多区块下载软件更为复杂。这也是使地图流程的关键。

 

5.  地图坐标系转换： 大地坐标，世界坐标，场景坐标之间的转换也是至关重要的，当然，这只是个数学过程，并复杂。

 

6. 其他的诸如鼠标操作，动画的从一个视点移动到另外一个视点等，都需要开启多线程进行异步操作，才能保证操作的流程。相比地图的绘制，下载，这些只是比较繁琐的简单的工作。

 

7. 当然，本系统是基于Physoft Scene SDK, 因此是插件模式，可以方便的插入新的功能，开发不同的项目。

 

本系统的核心结构：

 Scene Manager (3D场景控制器，包括GIS对象，船舶，车辆，管道等3D绘制, Scene Manager可以拓展其他插件，实现其他绘制功能)->Tile Scene Manger(只负责Tile类型地图的绘制）->Map View Ctrl, Map Source Connector(地图下载器)->Tile Http Download, Local Download, Map Source Provider.

   Map Source Provider接口下已实现了 Google, Goole.cn, baidu等地图提供商。

 

总的来说，3D地图的绘制，远比做之前想象的复杂，要做出一个流畅，省内存的高效地图引擎不是一件简单的事情。

 

运行demo前，请先:

1.本demo使用的地图引擎为com组件版本，为免去运行安装程序，请运行install.bat，注册OgreWebX.ocx到电脑。
    a. 必须使用 管理员身份运行 install.bat,因为install.bat注册com组件式向注册表增加键值，不使用管理员将没有权限修改注册表。
    b. 注册com组件需要知道OgreWebX.ocx的全路径，因此请修改install.bat,将里面的路径修改为你的OgreWebX.ocx路径。

2. 当不需要本demo时，使用管理员身份运行uninstall.bat卸载com组件。

3. 运行GISWebX.exe

4. demo使用VS 2012 c++编译，请下载2012 c++ runtime:
http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=30679