面朝大海,春暖花开

作者:xiaokcehui2023-5-18 9:35分类: 海洋三维(OEP3D) 标签: 海洋实景三维 本地化

最近几非常人包括博主都想将自己平时干的海洋测绘项目进行实景三维化,这样做的好处就是无论是管理数据还是成果展示都非常方便。我们可能会使用谷歌地图、奥维地图、图新地球等地图服务软件,它们也提供了一些测量、画图功和漫游功能。它们大部分是桌面版,调用在线地图数据,如果我们用它们管理自己的数据,一是担心数据安全问题,二是不能部署在内部局域网,三是没有源代码,功能不能扩充,四是重装软件需要重新配置数据。

有鉴于此,博主在保留《基于Cesium和mars3d海洋三维管线信息系统》的查询、测量和漫游等功能的基础之上,以威海刘公岛为例,构建一套水上水下一体化三维实景系统。下面是详细的开发步骤:

1、数据准备:图新地球下载刘公岛18级影像,具体见文献5。地形数据使用全球3弧秒DEM,具体见文献6,下载n40e120.tif。用影像范围裁剪地形tiff。

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2、地形数据切片使用CesiumLab的地形切片功能将地形TIFF转成Geojson。

在CesiumLab的官网http://www.cesiumlab.com,下载Cesiumlab最新版,安装,注册,登录。

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(1)导入设置文件属性,设置最大处理级别、无数据值、空间参考等相关信息。

(2)经纬度局部坐标系(ENU):如果不设置,表示采用默认的经纬度,即北京天安门经纬度。点击经纬度局部坐标系,设置好经纬度(122.187674,37.502478),点击确定就会在空间参考的文本框内出现对应坐标信息。

(3)EPSG编码搜索:点击弹出搜索框,在框内输入EPSG编码,回车后下面列表将出现对应的编码,选中该编码(4326-WGS84),确定即可。

(4)三角算法选择vcg:vcg 是基于经典的边塌陷算法的三角网简化算法,该算法网格结构质量较好,误差更小,但是缺陷是处理速度较慢。ctb 是一种基于网格的快速三角网简化算法,算法计算速度快,缺陷是误差较大。vcg 的时间消耗大约是 ctb 的 60 倍。

(5)提交处理,生成地形json文件,文件夹的文件结构如下:

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3、提取水面矢量

提取范围边界,转成shp格式文件,作为动态水面的范围。

4、发布数据

使用GeoServer作为二维地图服务器,发布矢量和栅格数据。GeoServer安装按照参考文献4。

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在tomcat的geoserver目录下data/data目录下添加子目录liugongdao,在liugongdao下建立两个子目录:vector和raster,vector目录存放矢量文件,raster目录存放栅格文件。

新建工作区:liugongdao

命名空间URI:http://localhost:8080/geoserver/liugongdao

数据存储,添加数据存储,添加矢量数据目录,和栅格数据文件。

图层:添加新图层,逐一发布图层。

浏览新发布的图层,下图是发布的边界矢量图形和卫星影像。

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5、配置文件config.json

config.json是实景三维系统的图层配置文件。无论是矢量数据还是栅格数据都是以图层的形式加载到三维图中。地形数据也类似于图层一样添加至三维图中,但是一个三维图中仅有一个地形。

(1)设定视图的起始点,122.187674,37.502478,1827)

(2)设定地形文件,将生成的地形切片放在/mapdata/terrain/liugongdao,在配置文件中增加:

{ "pid": 60, "type": "terrain", "name": "刘公岛地形", "terrain": { "type": "xyz", "url": "mapdata/terrain/liugongdao" }, "radio": true },

(3)因为地形数据反映是海底的地形,位于水面以下,通常喜欢做一个动态水面,增加三维显示效果。提取水深成果范围作为水面矢量文件,在ArcMap中转成geojson文件放在mapdata/geojson目录下,在config.json增加如下语句,就可以得到动态水面效果,见下图所示。

{

"id": 303012,

"pid": 3030,

"type": "geojson",

"name": "水面(面状)",

"url": "mapdata/geojson/shuimian.json",

"symbol": {

"type": "water",

"styleOptions": {

"height": 10,

"normalMap": "img/textures/waterNormals.jpg",

"frequency": 8000.0,

"animationSpeed": 0.02,

"amplitude": 5.0,

"specularIntensity": 0.8,

"baseWaterColor": "#006ab4",

"blendColor": "#006ab4",

"opacity": 0.4,

"clampToGround": false

}

},

"show": false

},

(4)在GeoServer的图层预览中打开栅格图层的地址如下:

http://localhost:8080/geoserver/liugongdao/wms?service=WMS&version=1.1.0&request=GetMap&layers=liugongdao%3Aliugongdao&bbox=1.3598492799245965E7%2C4506876.364550371%2C1.360552500584846E7%2C4511768.334360803&width=768&height=534&srs=EPSG%3A404000&format=application/openlayers#toggle

将其写到config.json的格式如下:

{

"pid": 4020,

"name": "地形面",

"type": "wms",

"url": "http://localhost:8080/geoserver/liugongdao/wms",

"layers": "liugongdao:liugongdao",

"crs": "EPSG:4326",

"parameters": { "transparent": "true", "format": "image/png" },

"showClickFeature": false,

"center": { "lat": 37.5024478, "lng": 122.187674, "alt": 1827, "heading": 359.2, "pitch": -40.0, "roll": 360 },

"popup": "all",

"show": false,

"flyTo": true

},

6、网络服务器

系统开发由三部分组成,分别是Nginx网络服务器、Chrome客户端调试工具和代码编辑器VSCode。

在Nginx网络服务器的配置文件中增加如下的服务:

server {

keepalive_requests 120; #单连接请求上限次数。

listen       4546;   #监听端口

server_name  127.0.0.1;   #监听地址

location  ~*^.+$ {       #请求的url过滤,正则匹配。

root htmls;  #根目录

index index.html;  #设置默认页

#proxy_pass  http://mysvr;  #请求转向mysvr 定义的服务器列表

#deny 127.0.0.1;  #拒绝的ip

#allow 172.18.5.54; #允许的ip

}}

至此,威海刘公岛一体化实景三维系统就完成了。

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7、主要功能展示

(1)空间测量

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(2)图标标记

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(3)剖面分析

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(4)缓冲分析

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(5)淹没分析

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(6)方量分析

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(7)飞行漫游

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8、小结

该系统是本地化部署,没有数据安全问题;代码是开源的,功能可随意扩充;系统是网络版的,即使重装操作系统和软件,数据也无需再配置,若部署在局域网服务器,可实现局域网数据共享,局域网内任何客户端通过浏览器就可以访问

如果您想要这样一个本地部署的海洋实景三维展示系统,请关注公众号“xiaok海洋测绘网”,在文后或者后台留言咨询

640.jpg

参考文献

1、一些海洋数据的分享及地磁tiff数据的提取

2、基于mars3d海洋三维管线系统开发中期总结

3、基于cesium和mars3d海洋三维管线信息系统开发完工总结

4、利用GeoServer建立本地二维地图服务器

5、中科图新地图软件(LocaSpaceViewer)非常不错

6、全球3弧秒超分辨率DEM数据集真是好样的


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