Cesium 高级教程：适用于专业人士的三维可视化技术 (cesium三维可视化)

简介

CesiumJS 是一个开源的 JavaScript 库，用于创建交互式三维地球和行星的可视化。它是一种功能强大且可定制的工具，可用于许多行业，包括地理空间、建筑和游戏开发。

本教程面向具有基本 Cesium 知识的专业人士，并着眼于高级技术，例如数据可视化、自定义着色器和与外部数据的交互。

高级数据可视化

点云

点云是表示场景中点集合的数据集。CesiumJS 支持可视化庞大的点云数据集，从而实现逼真的三维模型和分析。

• Cesium.PointCloud 类用于创建和管理点云。
• 支持加载 LAS、3D Tiles 和自定义格式的点云。
• 提供点大小li>将数据可视化为图层、实体或模型。

传感器数据

CesiumJS 可以连接到传感器，例如 GPS 和 IMU，以可视化实时位置和轨迹数据。

• 使用 CesiumJS 插件（例如 Cesium-NavGraphics）与传感器交互。
• 实时显示传感器位置、方向和运动。
• 可视化传感器数据作为路径、轨迹或标注。

高级示例

以下是一些使用高级 CesiumJS 技术创建的示例应用程序：

• 3D Tiles Explorer ：交互式 3D Tiles 浏览器，用于浏览和分析大量三维数据。
• 流式矢量图块 2D ：展示如何使用 CesiumJS 可视化大型矢量图块数据集。
• 动态地理空间显示 ：示例应用程序，展示如何使用 CesiumJS 与 Web 服务进行交互并可视化实时数据。

结论

智慧城市管理平台如何实现三维可视化场景？

何为智慧城市三维可视化管理平台？首先我们要先了解什么是智慧城市，智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。 其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。 而智慧城市三维可视化管理平台则是实现对政府部门管辖的各类对象和数据进行管理的系统平台。 借助三维地理信息的融合技术，、构建3D场景化展示，实现从地球、到省、市、区县、园区到重点建筑的逐级可视；对地理信息底图、道路、建筑、水系、等高线地形、重点建筑等的三维可视。 Mars3D智慧城市可视化管理平台，能够提供多种时空数据，包括影像、高程、矢量、实景、三维模型等各类数据的叠加融合、支持包括OGC、TMS、MapBox、3DTiles等标准服务与数据的接入加载。 极尽真实地呈现三维地形、倾斜摄影、BIM、人工建模等多种类型的三维场景。 Mars3D智慧城市可视化管理平台解决在三维地图的获取、效果和使用方面的难题。 内容包括：提供地图场景服务；提供地图的在线使用和离线使用；提供三维地图的快速加载、渲染和显示；提供标准化多样化三维地图效果；提供常用的GIS功能组件和GIS服务。 Mars3D智慧城市可视化管理平台可以提供一套从0到1完整的三维地球开发解决方案，快速掌握和应用三维可视化。 同时在技术层面也有很大的突破。 免费开放开源+无限制使用 Mars3D的示例和部分项目模板已在Github开源，可以免费无限制使用，没有任何限制、可多次复用。 设计合理+简单易用 功能示例和API 接口采用一致性的风格习惯精细化设计，所有接口均有详细API文档，使用一目了然，容易学习。 优秀的设计架构，可节省开发人员的大量学习时间和精力；提供的教程都具有很强的可读性、自学习性。 平台每个功能都提供了示例教程和源码，只需要初级水平的Web前端开发人员即可上手使用。 平台级应用+功能丰富 解决了开源产品不完善的通用弊端，填了各种“坑”，封装优化了接口、提升开发了各种新功能，达到项目和平台级应用。 不同技术栈的项目脚手架和可直接应用的多个项目模板，模块化设计可复用，并支持各种配置，可以快速搭建和敏捷开发，修改后可快速项目交付。 完整解决方案 是一整套从0到1的三维开发的完整解决方案，包括开源的功能示例、API文档、开发教程、交流社区等。 整套的解决方案可以快速掌握和应用三维可视化。 Mars3D智慧城市可视化管理平台基于Cesium和现代Web技术栈全新构建， 集成了领先的开源地图库、可视化库，提供了全新的大数据可视化、实时流数据可视化功能，通过本产品可快速实现浏览器和移动端上美观、流畅的地图呈现与空间分析，可以通过Mars3D官网体验操作以及查看源文档。

使用Cesium框架实现全景图

最近几日由于工作中需要把全景图加载到三维场景中，之前网上搜索过，做过的都是结合其他框架来实现，如PhotoSphereViewer。 但是当我们需要在Cesium做的项目中，来做数据显示增强的时候（如：点云和全景图叠合）就显得力不从心了，毕竟PhotoSphereViewer是基于threejs来实现的，需要一起来显示的时候就需要控制Cesium的相机和threejs的相机。 因此为了更加有效的实现Cesium中场景与全景图完美叠合，就需要Cesium加载全景图。 可能我说的叠合有点抽象，那么我用一张图来解释一下。 和点云数据叠合有个好处就是点云数据拉近看的时候，点云比较稀疏看不清形状，这个时候结合全景图，就能更加清晰的呈现出模型本身。 那么如何实现cesium中加载全景图呢？其实很简单，总结为如下几步： 1、使用EllipsoidGeometry绘制一个球 2、给这个球贴上纹理，由于我们贴的时候一般都贴到球的表面，但是我们看的时候视角是从球里面往外面看的，所以需要对纹理做一个反转 3、固定相机位置为球的中心点，这样就可以绕着这个点往四周看了 我这里把使用的贴纹理的shader贴出来供大家参考： 最后附一张叠合的效果图：

Cesium随笔：视锥绘制（上）

第一篇CesiumJS技术日记，不管技术难不难，认真归纳是个好习惯。 本文绕弯太多，要直接绘制视锥的请移步 这里 。 最近在研究视域分析，思路：使用接口开放的阴影绘制功能，指定点光源的相关参数。 然而在调试的过程中发现并没有那么简单，生成ShadowMap对象时会抛出无法在参数中找到Context对象的异常，这个Context对象在Api文档中并没有提及，这个问题在中提及，Cozzi说不支持，索性视域分析就放一放，先将视锥绘制出来。 这里只说关键的地方，primitive的加载、鼠标事件等过程就不多说了。 方案1：确定摄像机位置->确定摄像机方向->生成新相机实体->使用lookAt(target,offset)设置相机位置姿态->获取相机视锥->绘制视锥，该方案应该是标准方法，但是调试过程中绘制的视锥总是出现在地心处，多次尝试无果（和下漫画如出一辙）： 切忌钻牛角尖，尝试方案2： 方案2：确定相机位置->确定摄像机方向->生成视锥几何体->计算视锥俯仰角度->计算视锥航向角度->绘制视锥。 方案2相对于前者的难点在于相机姿态的计算，原本使用(target,offset)可以直接计算出视锥的姿态，无奈该方法绘制出错，现在只能自己算了（笔者没有找到根据两点计算姿态的函数）。 视锥的形态和初始姿态（yaw->0,pitch->0,roll->0）如下图。 视锥构造参数如下：frustum:视锥本体，下面详细说明， origin:轴心，就是那个尖的位置， orientation:决定相机看的方向，后面再详细说明, vertexFormat:该参数和视锥绘制没有关系，保持默认即可。 我们选用PerspectiveFrustum，如下是官方doc的构造函数参数。 near和far参数作用如下图，其中虚线是辅助线，不属于绘制的视锥几何体。 fov:查看的视场角，绕z轴旋转，以弧度方式输入。 aspectRatio:垂直边和水平边的比值，如下图的aspectRatio为n。 far,near,fov,aspectRatio四个参数确定了便可以确定视锥的形状。 在程序启动之后的第一件事是通过鼠标选取两个点：起点和瞄准的点，通过这两个点来计算出视锥的姿态，如下图from点便是视锥的origin，这里我们只关心航向（yaw/heading）和俯仰（pitch）两个参数，不关心横滚（roll），我们希望计算出来的航向角和俯仰角通过如下图的这种方式来表示相机瞄准的方位，下图中粉色线是视锥所表示相机所发射的射线。 即航向角和俯仰角为0时射线指向x轴方向，航向角增加射线绕着z轴顺时针转动，俯仰角增加射线绕着y轴转动。 计算出的姿态换算成四元素（Quaternion）,用作视锥的orientation参数。 不过视锥初始化状态发射的射线（表示的相机所发射）并不是指向x轴方向，而是指向z方向，且航向沿着x的反方向，将视锥航向角-180°，俯仰角-90°，便是视锥理想的初始姿态。 Cesium中的经纬度坐标系和笛卡尔坐标系该选谁呢？上文中提到的姿态所参考的xyz轴是以椭球地表为参考的（x指向正东，y指向正北，z垂直于地面向上），因此选择经纬度更为直观，但是只限于短距离的计算。 俯仰角计算 ，先计算绝对值： 再根据h的正负判断俯仰角的正负值（仰为正，俯为负）。 航向角计算 ，先计算第一象限的值：现在判断To点的位置，结合之前视锥的初始姿态，计算出最终的航向弧度。 case 区域1： case 区域2： case 区域3：无需操作 case 区域4： 当然，这种方法仅仅适用于短距离和靠近赤道的地区，对于笔者的用途足够了。 其实并不推荐这样的方法来计算视锥（不过好歹笔者调试了半天才试出来，也记录一下），后面将叙述推荐的方法。

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