Cesium学习笔记
Cesium简介
Cesium是一个基于JavaScript的开源框架，可用于在浏览器中绘制3D的地球，并在其上绘制地图（支持多种格式的瓦片服务），该框架不需要任何插件支持，但是浏览器必须支持WebGL。
Cesium支持多种数据可视化方式，可以绘制各种几何图形、导入图片，甚至3D模型。同时，Cesium还支持基于时间轴的动态数据展示，例如，我们可以用它绘制卫星运行轨迹。
Cesium HelloWorld
下面的例子在浏览器中显示一个太空背景、具有地图覆盖的3D地球：
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<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="utf-8"> <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=Edge,chrome=1"> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1, minimum-scale=1, user-scalable=no"> <title>Cesium Example</title> <script src="Cesium-1.7.1/Build/CesiumUnminified/Cesium.js"></script> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="Cesium-1.7.1/Build/CesiumUnminified/Widgets/widgets.css"></link> <style> html,body,#cesiumContainer { width: 100%; height: 100%; margin: 0; padding: 0; overflow: hidden; } </style> </head> <body> <div id="cesiumContainer"></div> <script type="text/javascript" src="index.js"></script> </body> </html> |
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var viewer = new Cesium.Viewer( 'cesiumContainer', { animation : false,//是否创建动画小器件，左下角仪表 baseLayerPicker : false,//是否显示图层选择器 fullscreenButton : false,//是否显示全屏按钮 geocoder : false,//是否显示geocoder小器件，右上角查询按钮 homeButton : false,//是否显示Home按钮 infoBox : false,//是否显示信息框 sceneModePicker : false,//是否显示3D/2D选择器 selectionIndicator : false,//是否显示选取指示器组件 timeline : false,//是否显示时间轴 navigationHelpButton : false,//是否显示右上角的帮助按钮 scene3DOnly : true,//如果设置为true，则所有几何图形以3D模式绘制以节约GPU资源 clock : new Cesium.Clock(),//用于控制当前时间的时钟对象 selectedImageryProviderViewModel : undefined,//当前图像图层的显示模型，仅baseLayerPicker设为true有意义 imageryProviderViewModels : Cesium.createDefaultImageryProviderViewModels(),//可供BaseLayerPicker选择的图像图层ProviderViewModel数组 selectedTerrainProviderViewModel : undefined,//当前地形图层的显示模型，仅baseLayerPicker设为true有意义 terrainProviderViewModels : Cesium.createDefaultTerrainProviderViewModels(),//可供BaseLayerPicker选择的地形图层ProviderViewModel数组 imageryProvider : new Cesium.OpenStreetMapImageryProvider( { credit :'', url : '//192.168.0.89:5539/planet-satellite/' } ),//图像图层提供者，仅baseLayerPicker设为false有意义 terrainProvider : new Cesium.EllipsoidTerrainProvider(),//地形图层提供者，仅baseLayerPicker设为false有意义 skyBox : new Cesium.SkyBox({ sources : { positiveX : 'Cesium-1.7.1/Skybox/px.jpg', negativeX : 'Cesium-1.7.1/Skybox/mx.jpg', positiveY : 'Cesium-1.7.1/Skybox/py.jpg', negativeY : 'Cesium-1.7.1/Skybox/my.jpg', positiveZ : 'Cesium-1.7.1/Skybox/pz.jpg', negativeZ : 'Cesium-1.7.1/Skybox/mz.jpg' } }),//用于渲染星空的SkyBox对象 fullscreenElement : document.body,//全屏时渲染的HTML元素, useDefaultRenderLoop : true,//如果需要控制渲染循环，则设为true targetFrameRate : undefined,//使用默认render loop时的帧率 showRenderLoopErrors : false,//如果设为true，将在一个HTML面板中显示错误信息 automaticallyTrackDataSourceClocks : true,//自动追踪最近添加的数据源的时钟设置 contextOptions : undefined,//传递给Scene对象的上下文参数（scene.options） sceneMode : Cesium.SceneMode.SCENE3D,//初始场景模式 mapProjection : new Cesium.WebMercatorProjection(),//地图投影体系 dataSources : new Cesium.DataSourceCollection() //需要进行可视化的数据源的集合 } ); var scene = viewer.scene; var canvas = viewer.canvas; var clock = viewer.clock; var camera = viewer.scene.camera; var entities = viewer.entities; |
可以加快时间的运行，并且模拟日光照射效果：
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//加快时钟的运行 clock.multiplier = 0.1 * 60 * 60; //阳光照射区域高亮 scene.globe.enableLighting = true; |
通过以下代码，可以设置镜头位置与指向，Cesium的Camera对象提供了多种操控镜头的方法：
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//设置镜头位置与方向 camera.setView( { //镜头的经纬度、高度。镜头默认情况下，在指定经纬高度俯视（pitch=-90）地球 position : Cesium.Cartesian3.fromDegrees( 116.3, 39.9, 100000000 ),//北京100000公里上空 //下面的几个方向正好反映默认值 heading : Cesium.Math.toRadians( 0 ), pitch : Cesium.Math.toRadians( -90 ), roll : Cesium.Math.toRadians( 0 ) } ); //让镜头飞行（动画）到某个地点和方向 setTimeout( function() { camera.flyTo( { destination : Cesium.Cartesian3.fromDegrees( 116, 15, 6000000 ), orientation : { heading : Cesium.Math.toRadians( -15 ), pitch : Cesium.Math.toRadians( -65 ), roll : Cesium.Math.toRadians( 0 ) }, duration : 3,//动画持续时间 complete : function()//飞行完毕后执行的动作 { addEntities(); } } ); }, 1000 ); //监听键盘事件，用于平移或者旋转镜头 var ellipsoid = scene.globe.ellipsoid; canvas.onclick = function() { canvas.focus(); }; var flags = { looking : false, rotateLeft : false, rotateRight : false, moveUp : false, moveDown : false, moveLeft : false, moveRight : false }; var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler( canvas ); function getFlagForKeyCode( keyCode ) { switch ( keyCode ) { case 'W'.charCodeAt( 0 ) : //向下平移镜头 return 'moveDown'; case 'S'.charCodeAt( 0 ) : //向上平移镜头 return 'moveUp'; case 'A'.charCodeAt( 0 ) : //向右平移镜头 return 'moveRight'; case 'D'.charCodeAt( 0 ) : //向左平移镜头 return 'moveLeft'; case 'Q'.charCodeAt( 0 ) : //向右旋转镜头 return 'rotateRight'; case 'E'.charCodeAt( 0 ) : //向左旋转镜头 return 'rotateLeft'; default : return undefined; } } document.addEventListener( 'keydown', function( e ) { var flagName = getFlagForKeyCode( e.keyCode ); if ( typeof flagName !== 'undefined' ) { flags[flagName] = true; } }, false ); document.addEventListener( 'keyup', function( e ) { var flagName = getFlagForKeyCode( e.keyCode ); if ( typeof flagName !== 'undefined' ) { flags[flagName] = false; } }, false ); viewer.clock.onTick.addEventListener( function( clock ) { var cameraHeight = ellipsoid.cartesianToCartographic( camera.position ).height; var moveRate = cameraHeight / 100.0; if ( flags.rotateLeft ) { camera.rotateLeft( 0.01 ); } if ( flags.rotateRight ) { camera.rotateRight( 0.01 ); } if ( flags.moveUp ) { camera.moveUp( moveRate ); } if ( flags.moveDown ) { camera.moveDown( moveRate ); } if ( flags.moveLeft ) { camera.moveLeft( moveRate ); } if ( flags.moveRight ) { camera.moveRight( moveRate ); } } ); |
可以添加若干实体，实体可以用于组织多个可视化对象，下面的例子模拟了卫星波束的覆盖范围：
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/** * 根据偏移量计算目标点经纬度 * @param {} start 起始点经纬度数组，单位度 * @param {} offset 东北方向的偏移量，单位米 * @param {} 目标点经纬度数组，单位度 */ function offsetToLongLat( start, offset ) { var er = 6378137; var lat = parseFloat( start[1] ); var lon = parseFloat( start[0] ); var dn = parseFloat( offset[1] ); var de = parseFloat( offset[0] ); dLat = dn / er; var pi = Math.PI; var dLon = de / ( er * Math.cos( pi * lat / 180 ) ) return [ lon + dLon * 180 / pi, lat + dLat * 180 / pi ]; } /** * 通过绘制三角形模拟卫星光束效果 * @param {} entities 实体集 * @param {} stltPos 卫星三维坐标数组 * @param {} points 地面点 * @param {} color CSS颜色代码，例如#FF0000 */ function lightShinePolygon( entities, stltPos, points, color ) { for ( var i = 0; i < points.length; i += 2 ) { var array = [ stltPos[0], stltPos[1], stltPos[2], points[i], points[i + 1], 0 ]; if ( i + 2 == points.length ) { array.push( points[0] ); array.push( points[1] ); } else { array.push( points[i + 2] ); array.push( points[i + 3] ); } array.push( 0 ); entities.add( { polygon : { hierarchy : Cesium.Cartesian3.fromDegreesArrayHeights( array ), perPositionHeight : true, outline : false, material : Cesium.Color.fromAlpha( Cesium.Color.fromCssColorString( color ), .1 ) } } ); } } /** * 添加实体 */ function addEntities() { //卫星一 { var stltPos = [ 110.0, 40.0, 2500000 ]; entities.add( { position : Cesium.Cartesian3.fromDegrees.apply( this, stltPos ), billboard : { image : 'images/satellite-1.png', horizontalOrigin : Cesium.HorizontalOrigin.CENTER, verticalOrigin : Cesium.VerticalOrigin.BOTTOM, //垂直方向位置计算基准设为底部，默认中心 width : 92, height : 36 } } ); //一个多边形覆盖范围 { var color = '#FF0000'; //模拟光照效果的若干多边形 var points = [ 100, 48, 110, 40, 115, 40, 120, 43, 120, 55 ]; lightShinePolygon( entities, stltPos, points, color ); //地面多边形 entities.add( { polygon : { hierarchy : Cesium.Cartesian3.fromDegreesArray( points ), outline : true, outlineColor : Cesium.Color.fromAlpha( Cesium.Color.fromCssColorString( color ), .4 ), material : Cesium.Color.fromAlpha( Cesium.Color.fromCssColorString( color ), .3 ) } } ); } //一个圆形覆盖范围 { var r = 600000;//半径 var color = '#0000FF'; //圆心 var ecLong = 110.0; var ecLat = 30.0; var ec = Cesium.Cartesian3.fromDegrees( ecLong, ecLat, 0 ); //模拟光照效果的若干多边形 var points = []; for ( var i = 0; i < 360; i += 30 ) { var coord = offsetToLongLat( [ ecLong, ecLat ], [ Math.cos( Math.PI * i / 180 ) * r, Math.sin( Math.PI * i / 180 ) * r ] ); points.push( coord[0] ); points.push( coord[1] ); } lightShinePolygon( entities, stltPos, points, color ); //圆 viewer.entities.add( { position : ec, ellipse : { semiMinorAxis : r, semiMajorAxis : r, height : 0.0, outline : true, outlineColor : Cesium.Color.fromAlpha( Cesium.Color.fromCssColorString( color ), .4 ), material : Cesium.Color.fromAlpha( Cesium.Color.fromCssColorString( color ), .3 ) } } ); } } } |
空间数据可视化
Cesium提供Entity API来绘制空间数据，例如点、标记、标签、线、3D模型、形状、立体形状（volume）。
Entity API简介
Cesium提供两类API：
- 面向图形开发人员的底层API，通常称为“Primitive API”。该API暴露最小限度的抽象，使用图形学术语，具有很大的灵活性，需要具有图形学编程的知识
- 高级别的数据驱动的API，称为“Entity API”。该API使用一致性设计的、高级别的对象来管理一组相关性的可视化对象，其底层使用Primitive API
下面是Entity API的简单例子，用红色半透明区域标记出美国怀俄明州：
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var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer'); //创建一个查看器（Viewer widget） var wyoming = viewer.entities.add({ //添加一个实体，仅需要传递一个简单JSON对象，返回值是一个Entity对象 name : 'Wyoming', polygon : { hierarchy : Cesium.Cartesian3.fromDegreesArray([//一组地理坐标 -109.080842,45.002073, -105.91517,45.002073, -104.058488,44.996596, -104.053011,43.002989, -104.053011,41.003906, -105.728954,40.998429, -107.919731,41.003906, -109.04798,40.998429, -111.047063,40.998429, -111.047063,42.000709, -111.047063,44.476286, -111.05254,45.002073]), material : Cesium.Color.RED.withAlpha(0.5), //材质 outline : true, //是否显示轮廓 outlineColor : Cesium.Color.BLACK //轮廓的颜色 } }); viewer.zoomTo(wyoming);//缩放、平移视图使实体可见 |
形状与立体（Shapes and Volumes）
支持的形状与立体列表
| 形状 | 代码示例 | ||
| 立方体 (Boxes) |
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| 圆和椭圆 (Circles Ellipses) |
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| 走廊 (Corridor) |
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| 圆柱和圆锥 (Cylinder Cones) |
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| 多边形 (Polygons) |
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| 多段线 (Polylines) |
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| 多段线体 (Polyline Volumes) |
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| 矩形 (Rectangles) |
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| 球和椭球 (Spheres Ellipsoids) |
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| 墙 (Walls) |
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材质（Material）与轮廓（Outline）
多数形状均支持通过一致的方式来设置属性、控制外观：
- fill：布尔型，用于指定目标形状是否被填充
- outline：布尔型，用于指定是否绘制形状的边缘
- material：如果fill为true，该属性可以控制填充的材质类型
一个例外是多段线，可以设置outlineWidth 、outlineColor、glowPower 等属性。
高度与拉伸（Extrusion）
所有的形状均默认均是沿着地表的，目前圆形、椭圆、矩形可以在一定高度浮空显示，或者拉伸为Volume。
需要注意：Cesium总是使用米、弧度、秒为度量单位。下面是一个例子：
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wyoming.polygon.height = 200000; //设置高度 wyoming.polygon.extrudedHeight = 250000; //设置拉伸高度 |
在Viewer中可用的Entity特性
除非显式禁用，点击实体后会显示SelectionIndicator小器件，以及一个信息框。通过设置Entity.description，可以在信息框中显示任何HTML内容。
镜头控制
zoomTo方法可以立即定位到某个位置，而flyTo则是通过动画方式转移到某个位置，这两个方法均可以传递EntityCollection对象，并且均是异步方法，返回一个Promises对象
默认情况下，镜头是朝北、45度倾斜查看地球。下面的代码可以让镜头朝东、倾斜三十度查看：
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//镜头顺时针旋转九十度，即东向 var heading = Cesium.Math.toRadians(90); //镜头倾斜30度俯视 var pitch = Cesium.Math.toRadians(-30); viewer.zoomTo(wyoming, new Cesium.HeadingPitchRange(heading, pitch)).then(function(result){ //执行完毕后，进行的动作 if (result) { //如果镜头切换成功，则result=true viewer.selectedEntity = wyoming; } }); |
有时需要镜头跟踪某个实体（使居中）而不是地球，可以使用如下代码：
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wyoming.position = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-107.724, 42.68); viewer.trackedEntity = wyoming; //跟踪某个实体。如果调用zoomTo、flyTo自动取消跟踪 |
管理Entity
EntityCollection对象是一个从Entity Id到Entity的关联数组，其提供例如add、remove、removeAll之类的常规函数，用于添加或者删除某个Entity：
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//添加一个实体，并且提供ID viewer.entities.add({ id : '182bdba4-2b3e-47ae-bf0b-83f6fde285fd' }); //获取一个实体 var entity = viewer.entities.getById('uniqueId') //获取一个实体，如果不存在则创建之 var entity = viewer.entities.getOrCreateEntity('uniqueId'); //当添加、删除、修改EntityCollection中的Entity时，可以获得事件通知 function onChanged(collection, added, removed, changed){ //add、removed、changed是增删改的Entity数组 for(var i = 0; i < added.length; i++) { } } viewer.entities.collectionChanged.addEventListener(onChanged); //大批量操作时，临时禁用事件可以提高性能 viewer.entities.suspendEvents(); //执行各种Entity操作 viewer.entities.resumeEvents(); |
点、图标和标签
添加一个点、标签或者图标很简单：
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var viewer = new Cesium.Viewer( 'cesiumContainer' ); var citizensBankPark = viewer.entities.add( { name : 'Citizens Bank Park', position : Cesium.Cartesian3.fromDegrees( -75.166493, 39.9060534 ), point : { //点 pixelSize : 5, color : Cesium.Color.RED, outlineColor : Cesium.Color.WHITE, outlineWidth : 2 }, label : { //文字标签 text : 'Citizens Bank Park', font : '14pt monospace', style : Cesium.LabelStyle.FILL_AND_OUTLINE, outlineWidth : 2, verticalOrigin : Cesium.VerticalOrigin.BOTTOM, //垂直方向以底部来计算标签的位置 pixelOffset : new Cesium.Cartesian2( 0, -9 ) //偏移量 } billboard : { //图标 image : 'http://localhost:81/images/2015/02-02/Philadelphia_Phillies.png', width : 64, height : 64 }, } ); viewer.zoomTo( viewer.entities ); |
3D模型
Cesium支持glTF格式的3D模型，glTF是WebGL、 OpenGL ES、 OpenGL的一种运行时模型格式，在Cesium中创建3D模型很简单：
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var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer'); var entity = viewer.entities.add({ position : Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-123.0744619, 44.0503706), model : { uri : '../../SampleData/models/CesiumGround/Cesium_Ground.gltf' }, scale : 1,//和原始大小相比的缩放比例 minimumPixelSize :100 //最小尺寸，防止太小而看不见 }); viewer.trackedEntity = entity; |
默认情况下，模型竖直放置、并且面向东面。可以指定四元组（Quaternion）给Entity.orientation属性，以改变放置的方向：
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var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer'); var position = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-123.0744619, 44.0503706); //位置 var heading = Cesium.Math.toRadians(45.0);//绕垂直于地心的轴旋转 var pitch = Cesium.Math.toRadians(15.0); //绕纬度线旋转 var roll = Cesium.Math.toRadians(0.0); //绕经度线旋转 var orientation = Cesium.Transforms.headingPitchRollQuaternion(position, heading, pitch, roll); var entity = viewer.entities.add({ position : position, orientation : orientation, model : { uri : '../../SampleData/models/CesiumGround/Cesium_Ground.gltf' } }); viewer.trackedEntity = entity; |
例子中的heading（yaw）、pitch、roll对应了绕Z（垂直轴）、Y（维度方向）、X（经度方向）进行旋转，正数表示顺时针旋转（由于相对运动，在浏览器上看起来是地球在逆时针旋转），可以参考下图理解（人面向北面，摇头heading、点头pitch、歪头roll）：
属性系统
Cesium提供了一些快捷方式来设置属性，例如outline:true，但是尝试使用e.polygon.outline这样的形式来获取轮廓时，会得到一个ConstantProperty对象，如果不使用快捷方式，则需要编写更多的代码，例如：
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polygon.outline = new Cesium.ConstantProperty(true); polygon.outlineColor = new Cesium.ConstantProperty(Cesium.Color.BLACK); |
所有属性的实例均是Property的子类型，引入属性类层次而不是使用基本类型的原因是，某些属性是随着时间而变化的。
要得到属性的原始值，需要调用Property.getValue()方法，例如：
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//获取当前时间点，多边形轮廓是否存在 polygon.outline.getValue(viewer.clock.currentTime) |
几何图形与外观
我们可以通过Primitive API来操控几何图形及其外观，或者绘制各种特殊的形状。需要先得到Scene对象，然后在其上添加Primitive对象：
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var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer'); var scene = viewer.scene; scene.primitives.add(new Cesium.RectanglePrimitive({ //绘制矩形 rectangle : Cesium.Rectangle.fromDegrees(-100.0, 20.0, -90.0, 30.0), material : Cesium.Material.fromType('Dot') //设置材质 })); |
Primitive由两个部分组成：
- 几何形状（Geometry）：定义了Primitive的结构，例如三角形、线条、点等
- 外观（Appearance ）：定义Primitive的着色（Sharding），包括GLSL（OpenGL着色语言，OpenGL Shading Language）顶点着色器和片段着色器（ vertex and fragment shaders），以及渲染状态（render state）
Cesium支持以下几何图形：
| 几何图形 | 说明 |
| BoxGeometry | 立方体 |
| BoxOutlineGeometry | 仅有轮廓的立方体 |
| CircleGeometry | 圆形或者拉伸的圆形 |
| CircleOutlineGeometry | 只有轮廓的圆形 |
| CorridorGeometry | 走廊：沿着地表的多段线，且具有一定的宽度，可以拉伸到一定的高度 |
| CorridorOutlineGeometry | 只有轮廓的走廊 |
| CylinderGeometry | 圆柱、圆锥或者截断的圆锥 |
| CylinderOutlineGeometry | 只有轮廓的圆柱、圆锥或者截断的圆锥 |
| EllipseGeometry | 椭圆或者拉伸的椭圆 |
| EllipseOutlineGeometry | 只有轮廓的椭圆或者拉伸的椭圆 |
| EllipsoidGeometry | 椭球体 |
| EllipsoidOutlineGeometry | 只有轮廓的椭球体 |
| RectangleGeometry | 矩形或者拉伸的矩形 |
| RectangleOutlineGeometry | 只有轮廓的矩形或者拉伸的矩形 |
| PolygonGeometry | 多边形，可以具有空洞或者拉伸一定的高度 |
| PolygonOutlineGeometry | 只有轮廓的多边形 |
| PolylineGeometry | 多段线，可以具有一定的宽度 |
| SimplePolylineGeometry | 简单的多段线 |
| PolylineVolumeGeometry | 多段线柱体 |
| PolylineVolumeOutlineGeometry | 只有轮廓的多段线柱体 |
| SphereGeometry | 球体 |
| SphereOutlineGeometry | 只有轮廓的球体 |
| WallGeometry | 墙 |
| WallOutlineGeometry | 只有轮廓的墙 |
使用Geometry和Appearance 具有以下优势：
- 性能：绘制大量Primitive时，可以将其合并为单个Geometry以减轻CPU负担、更好的使用GPU。合并Primitive由web worker线程执行，UI保持响应性
- 灵活性：Geometry与Appearance 解耦，两者可以分别进行修改
- 低级别访问：易于编写GLSL 顶点、片段着色器、使用自定义的渲染状态
同时，具有以下劣势：
- 需要编写更多地代码
- 需要对图形编程有更多的理解，特别是OpenGL的知识
使用来Geometry、Appearance 改写上面的例子，代码为：
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var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer'); var scene = viewer.scene; //GeometryInstance是Geometry的一个容器 var instance = new Cesium.GeometryInstance({ geometry : new Cesium.RectangleGeometry({ rectangle : Cesium.Rectangle.fromDegrees(-100.0, 20.0, -90.0, 30.0), vertexFormat : Cesium.EllipsoidSurfaceAppearance.VERTEX_FORMAT }) }); //使用抽象的Primitive而不是RectanglePrimitive scene.primitives.add(new Cesium.Primitive({ geometryInstances : instance, //使用该外观，可以使矩形覆盖在地球表面，或者悬浮一定的高度 appearance : new Cesium.EllipsoidSurfaceAppearance({ material : Cesium.Material.fromType('Dot') }) })); |
合并几何图形（Combing Geometries）
合并多个GeometryInstances 为一个Primitive可以极大的提高性能，下面的例子创建了2592一颜色各异的矩形，覆盖整个地球 ：
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var viewer = new Cesium.Viewer( 'cesiumContainer' ); var scene = viewer.scene; var instances = []; for ( var lon = -180.0; lon < 180.0; lon += 5.0 ) { for ( var lat = -90.0; lat < 90.0; lat += 5.0 ) { instances.push( new Cesium.GeometryInstance( { geometry : new Cesium.RectangleGeometry( { rectangle : Cesium.Rectangle.fromDegrees( lon, lat, lon + 5.0, lat + 5.0 ) } ), attributes : { color : Cesium.ColorGeometryInstanceAttribute.fromColor( Cesium.Color.fromRandom( { alpha : 0.5 } ) ) } } ) ); } } scene.primitives.add( new Cesium.Primitive( { geometryInstances : instances, //合并 //某些外观允许每个几何图形实例分别指定某个属性，例如： appearance : new Cesium.PerInstanceColorAppearance() } ) ); |
选取几何图形（Picking）
即使多个 GeometryInstance被合并为单个Primitive，让然可以独立的被访问。我们可以为每一个GeometryInstance指定一个id，并且可以通过Scene.pick来判断该实例是否被选取：
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var viewer = new Cesium.Viewer( 'cesiumContainer' ); var scene = viewer.scene; var instance = new Cesium.GeometryInstance( { geometry : new Cesium.RectangleGeometry( { rectangle : Cesium.Rectangle.fromDegrees( -100.0, 30.0, -90.0, 40.0 ) } ), id : 'rectangle-1', attributes : { color : Cesium.ColorGeometryInstanceAttribute.fromColor( Cesium.Color.RED ) } } ); scene.primitives.add( new Cesium.Primitive( { geometryInstances : instance, appearance : new Cesium.PerInstanceColorAppearance() } ) ); var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler( scene.canvas ); //设置单击事件的处理句柄 handler.setInputAction( function( movement ) { var pick = scene.pick( movement.position ); if ( Cesium.defined( pick ) && ( pick.id === 'rectangle-1' ) ) { console.log( '矩形被选取' ); } }, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK ); |
几何图形实例（Geometry Instances）
上面的例子中，我们已经用到了GeometryInstances，注意GeometryInstance与Geometry的关系：前者是后者的容器，多个Instance可以共用一个Geometry，并且可以通过GeometryInstances.modelMatrix属性提供不同position、scale、rotate等位置、缩放、旋转信息。例如，下面的例子使用同一个Geometry绘制了两个Instance，一个位于另一个的上方：
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var viewer = new Cesium.Viewer( 'cesiumContainer' ); var scene = viewer.scene; var ellipsoidGeometry = new Cesium.EllipsoidGeometry( { vertexFormat : Cesium.PerInstanceColorAppearance.VERTEX_FORMAT, radii : new Cesium.Cartesian3( 300000.0, 200000.0, 150000.0 )//三轴半径 } ); //下方的实例 var cyanEllipsoidInstance = new Cesium.GeometryInstance( { geometry : ellipsoidGeometry, modelMatrix : Cesium.Matrix4.multiplyByTranslation( Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame( Cesium.Cartesian3.fromDegrees( -100.0, 40.0 ) ), new Cesium.Cartesian3( 0.0, 0.0, 150000.0 ) ), attributes : { color : Cesium.ColorGeometryInstanceAttribute.fromColor( Cesium.Color.CYAN ) } } ); //上方的实例 var orangeEllipsoidInstance = new Cesium.GeometryInstance( { geometry : ellipsoidGeometry, modelMatrix : Cesium.Matrix4.multiplyByTranslation( Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame( Cesium.Cartesian3.fromDegrees( -100.0, 40.0 ) ), new Cesium.Cartesian3( 0.0, 0.0, 450000.0 ) ), attributes : { color : Cesium.ColorGeometryInstanceAttribute.fromColor( Cesium.Color.ORANGE ) } } ); scene.primitives.add( new Cesium.Primitive( { geometryInstances : [ cyanEllipsoidInstance, orangeEllipsoidInstance ], appearance : new Cesium.PerInstanceColorAppearance( { translucent : false, closed : true } ) } ) ); |
更新单个GeometryInstance的属性
在添加到Primitive中以后，让然可以修改几何图形的某些属性：
- 颜色：如果Primitive设置了PerInstanceColorAppearance外观，则可以修改ColorGeometryInstanceAttribute类型的颜色
- 可见性：任何实例可以修改可见性
示例代码：
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var viewer = new Cesium.Viewer( 'cesiumContainer' ); var scene = viewer.scene; var circleInstance = new Cesium.GeometryInstance( { geometry : new Cesium.CircleGeometry( { center : Cesium.Cartesian3.fromDegrees( -95.0, 43.0 ), radius : 250000.0, vertexFormat : Cesium.PerInstanceColorAppearance.VERTEX_FORMAT } ), attributes : { color : Cesium.ColorGeometryInstanceAttribute.fromColor( new Cesium.Color( 1.0, 0.0, 0.0, 0.5 ) ), show : new Cesium.ShowGeometryInstanceAttribute( true ) //显示或者隐藏 }, id : 'circle' } ); var primitive = new Cesium.Primitive( { geometryInstances : circleInstance, appearance : new Cesium.PerInstanceColorAppearance( { translucent : false, closed : true } ) } ); scene.primitives.add( primitive ); //定期修改颜色 setInterval( function() { var attributes = primitive.getGeometryInstanceAttributes( 'circle' );//获取某个实例的属性集 attributes.color = Cesium.ColorGeometryInstanceAttribute.toValue( Cesium.Color.fromRandom( { alpha : 1.0 } ) ); }, 2000 ); |
外观（Appearances）
Primitive由两个重要部分组成：几何图形实例、外观，一个Primitive只能有一个外观，而可以有多个实例。几何图形定义了结构，外观定义了每个像素被如何着色，外观可能使用材质（Material）。这些对象的关系如下图所示：
Cesium支持下表列出的外观：
| 外观 | 说明 |
| MaterialAppearance | 支持各种Geometry类型的外观，支持使用材质来定义着色 |
| EllipsoidSurfaceAppearance | MaterialAppearance的一个版本。假设几何图形与地表是平行的，并且依此来进行顶点属性（vertex attributes）的计算 |
| PerInstanceColorAppearance | 让每个实例使用自定义的颜色来着色 |
| PolylineMaterialAppearance | 支持使用材质来着色多段线 |
| PolylineColorAppearance | 使用每顶点或者每片段（per-vertex or per-segment ）的颜色来着色多段线 |
外观定义了需要在GPU上执行的完整的GLSL顶点、片段着色器，通常不需要修改这一部分，除非需要定义自己的外观。
外观还定义了完整的render state，用于在绘制Primitive时控制GPU的状态，可以直接或者通过高层API来定义render state：
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//下面的外观可用于定义一个Viewer不可进入的不透明盒子 var appearance = new Cesium.PerInstanceColorAppearance( { translucent : false, closed : true } ); //下面的代码效果同上 var translucent = new Cesium.PerInstanceColorAppearance( { renderState : { depthTest : { enabled : true }, cull : { enabled : true, face : Cesium.CullFace.BACK } } } ); |
一旦外观被创建，其render state就不可再变，但是其材质是可以替换的。另外Primitive的外观也是不可修改的。
大部分外观具有flat、faceForward属性，可以间接的控制GLSL 着色器：
- flat：扁平化着色，不考虑光线的作用
- faceForward：布尔值，控制光照效果
Geometry与Appearance的兼容性
需要注意，不是所有外观和所有几何图形可以搭配使用，例如EllipsoidSurfaceAppearance与WallGeometry就不能搭配，原因是后者是垂直于地表的。
即使外观与几何图形兼容，它们还必须有匹配的顶点格式（vertex formats）—— 即几何图形必须具有外观可以作为输入的数据格式，在创建Geometry时可以提供VertexFormat。
为了简便，可以让Geometry计算所有顶点属性（vertex attributes），以使之适用于任何外观，但这样做效率较差：
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var geometry = new Cesium.RectangleGeometry( { vertexFormat : Cesium.VertexFormat.ALL } ); |
而如果我们使用外观EllipsoidSurfaceAppearance，其实只需要知道位置：
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var geometry = new Ceisum.RectangleGeometry( { vertexFormat : Ceisum.VertexFormat.POSITION_ONLY } ); |
大部分外观具有vertexFormat属性或者VERTEX_FORMAT 静态常量，创建形状时只需要使用这些顶点格式即可：
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var geometry = new Ceisum.RectangleGeometry( { vertexFormat : Ceisum.EllipsoidSurfaceAppearance.VERTEX_FORMAT } ); var geometry2 = new Ceisum.RectangleGeometry( { vertexFormat : Ceisum.PerInstanceColorAppearance.VERTEX_FORMAT } ); var appearance = new Ceisum.MaterialAppearance(); var geometry3 = new Ceisum.RectangleGeometry( { vertexFormat : appearance.vertexFormat } ); |
此外，两个形状必须具有匹配的vertexFormat，才能被合并到一个Primitive中。
3D模型
我们可以转换、加载并且在Cesium中使用3D模型。Cesium支持glTF（一个新兴的Web 3D模型工业标准）格式的3D模型，并且提供在线的 COLLADA - glTF转换工具。Cesium针对3D模型支持关键帧动画、皮肤、单独节点选取等特性。
Cesium自带了三个模型：飞机、车辆、人。下面的例子载入一个车辆模型：
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var scene = viewer.scene; //创建坐标 var coord = Cesium.Cartesian3.fromDegrees( -75.62898254394531, 40.02804946899414, 0.0 ); //创建一个东（X，红色）北（Y，绿色）上（Z，蓝色）的本地坐标系统 var modelMatrix = Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame( coord ); // 改变3D模型的模型矩阵，可以用于移动物体 // 物体的世界坐标 = 物体的模型坐标 * 世界矩阵 var model = scene.primitives.add( Cesium.Model.fromGltf( {//异步的加载模型 url : '../../SampleData/models/CesiumGround/Cesium_Ground.gltf', modelMatrix : modelMatrix, //模型矩阵 scale : 200.0 //缩放 } ) ); |
Cesium自带的3个模型已经内嵌了动画关键桢，如果需要播放动画，可以在调用Model.fromGltf后添加以下代码：
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Cesium.when( model.readyPromise ).then( function( model ) { model.activeAnimations.addAll( {//播放模型中全部动画，如果需要播放单个动画，可以调用add，传入动画id loop : Cesium.ModelAnimationLoop.REPEAT, //直到被移出activeAnimations，一直播放 speedup : 0.5, //加速播放 reverse : true //逆序播放 } ); } ); |
动画与Cesium的时钟系统同步化。
与其它Primitive一样，对3D模型的选取也是被支持的，当前点击的glTF node id、glTF mess一并被获取：
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var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler( scene.canvas ); handler.setInputAction( function( movement ) { var pick = scene.pick( movement.endPosition ); if ( Cesium.defined( pick ) && Cesium.defined( pick.node ) && Cesium.defined( pick.mesh ) ) { console.log( 'node: ' + pick.node.name + '. mesh: ' + pick.mesh.name ); } }, Cesium.ScreenSpaceEventType.MOUSE_MOVE ); |
栅格图层
Cesium支持多种标准化格式的GIS瓦片服务，可以把栅格图层绘制到地球的表面。这些图层的亮度、对比度、色相均可以动态调整：
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//初始化一个查看器，并且提供一个栅格图层 var viewer = new Cesium.Viewer( 'cesiumContainer', { imageryProvider : new Cesium.ArcGisMapServerImageryProvider( { url : 'http://server.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/World_Street_Map/MapServer' } ), baseLayerPicker : false } ); //添加另外一个图层 var layers = viewer.scene.imageryLayers; var blackMarble = layers.addImageryProvider( new Cesium.TileMapServiceImageryProvider( { url : '//cesiumjs.org/tilesets/imagery/blackmarble', maximumLevel : 8, credit : 'Black Marble imagery courtesy NASA Earth Observatory' } ) ); //设置图层的透明度 blackMarble.alpha = 0.5; //设置图层的亮度 blackMarble.brightness = 2.0; //添加一个图层，在特定位置绘制一个图片 layers.addImageryProvider(new Cesium.SingleTileImageryProvider({ url : '../images/Cesium_Logo_overlay.png', rectangle : Cesium.Rectangle.fromDegrees(-75.0, 28.0, -67.0, 29.75) })); |
3D地形图
Cesium支持3D地形图、水体特效，下面的代码添加该特性：
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var terrainProvider = new Cesium.CesiumTerrainProvider( { url : '//assets.agi.com/stk-terrain/world' } ); viewer.terrainProvider = terrainProvider; |
需要注意的是，地形图、栅格图层是分别处理的，默认的栅格图层覆盖在地形图的上面。任何栅格图层均可与地形图搭配使用。
下面的代码可以启用光照、水体效果：
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var terrainProvider = new Cesium.CesiumTerrainProvider( { url : '//assets.agi.com/stk-terrain/world', requestVertexNormals : true } ); viewer.terrainProvider = terrainProvider; viewer.scene.globe.enableLighting = true; |
镜头
Cesium提供了以下默认鼠标行为：
- 单击并拖拽球体：旋转地球，镜头俯角不变
- 单击并拖拽空间：滚动roll、俯仰pitch镜头
- 右击并拖拽、中键滚动：缩放镜头
- 中键拖拽：沿着地表的点旋转镜头
调用camera.setView()可以设置相机的位置和方向：
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camera.setView( { positionCartographic : new Cesium.Cartographic( longitude, latitude, height ), heading : headingAngle, pitch : pitchAngle, roll : rollAngle } ); //确保指定的东西南北范围进入视野 var west = Cesium.Math.toRadians( -77.0 ); var south = Cesium.Math.toRadians( 38.0 ); var east = Cesium.Math.toRadians( -72.0 ); var north = Cesium.Math.toRadians( 42.0 ); var extent = new Cesium.Extent( west, south, east, north ); camera.viewExtent( extent, Cesium.Ellipsoid.WGS84 ); |
Camera
相机对象表示当前镜头的位置（position）、方向（orientation）、参考坐标系（reference frame）、视见体（View Frustum）。
move*、zoom*方法用于沿着镜头的原点（orientation ）或者一个给定的矢量来变换（translate）镜头的位置。移动过程中方向保持固定：
look*、twist*方法用于依照direction、up、right向量来旋转方向，旋转过程中位置保持不变：
rotate*方法用于依据给定的矢量来变换位置、旋转方向。
反应器模式 →
7 Comments On This Topic
写的很好，谢谢
:D
[…] 6.绿色记忆 https://blog.gmem.cc/cesium-study-note […]
很用心的教程
:D
拜读并受教了。
//让镜头飞行（动画）到某个地点和方向 此处有个小错误
flyTo的属性complate
谢谢提醒