3d-tiles-tools项目：批量创建带地理坐标的3D Tiles数据集

3d-tiles-tools项目：批量创建带地理坐标的3D Tiles数据集

概述

在3D地理空间可视化领域，3D Tiles已成为一种广泛使用的开放标准格式。3d-tiles-tools项目提供了一系列工具来处理和创建3D Tiles数据集。本文将重点介绍如何利用该项目批量处理多个GLB模型文件，并为每个模型分配独立的地理坐标位置。

背景与需求

在实际项目中，我们经常遇到需要将大量3D模型（GLB格式）批量转换为3D Tiles数据集的情况。这些模型通常需要被放置在地球表面的不同位置，而不是全部重叠在原点。例如：

• 城市建筑模型
• 基础设施资产（电线杆、信号塔等）
• 植被分布模型
• 其他地理空间要素

传统方法是为每个GLB文件单独创建tileset.json，然后手动合并，这种方法效率低下且容易出错。

技术解决方案

3d-tiles-tools项目提供了几种核心功能来解决这个问题：

1. 基础功能：createTilesetJson

最基本的用法是为单个GLB文件或包含多个GLB文件的目录创建tileset.json：

npx 3d-tiles-tools createTilesetJson -i /path/to/input.glb -o /path/to/tileset.json

或处理整个目录：

npx 3d-tiles-tools createTilesetJson -i /path/to/inputDir -o /path/to/tileset.json

2. 高级处理流程

对于需要为每个模型指定独立地理坐标的场景，可以采用以下三步流程：

1. 为每个GLB创建独立tileset：为每个GLB文件创建单独的tileset.json，并设置transform属性来指定其地理坐标位置
2. 合并tileset：使用merge功能将所有独立tileset合并为一个包含外部引用的复合tileset
3. 组合为单一tileset：使用combine功能生成最终的单一tileset文件

3. 实现代码示例

以下是使用JavaScript API实现上述流程的核心代码：

import fs from "fs";
import path from "path";

// 假设已导入相关工具类
const inputs = [
  {
    fileName: "buildingA.glb",
    lonLatHeightDegrees: [-75.15, 39.94, 50.0], // 经度,纬度,高度
  },
  {
    fileName: "buildingB.glb",
    lonLatHeightDegrees: [-75.1502, 39.94, 50.2],
  }
];

async function processModels() {
  const tilesetFileNames = [];
  
  for (const input of inputs) {
    // 1. 复制GLB文件到目标目录
    const outputGlbPath = copyGlbToTarget(input.fileName);
    
    // 2. 创建基础tileset
    const tileset = await createBaseTileset(outputGlbPath);
    
    // 3. 设置地理坐标变换
    tileset.root.transform = computeTransform(input.lonLatHeightDegrees);
    
    // 4. 保存tileset.json
    const tilesetPath = saveTileset(tileset);
    tilesetFileNames.push(tilesetPath);
  }
  
  // 5. 合并所有tileset
  await mergeTilesets(tilesetFileNames);
  
  // 6. 组合为单一tileset
  await combineToFinalTileset();
}

技术细节

地理坐标变换计算

为每个模型设置独立位置的核心是计算正确的transform矩阵。这个4x4矩阵需要：

1. 将模型从其局部坐标系转换到ECEF（地心地固坐标系）
2. 考虑指定的经度、纬度和高度
3. 处理坐标系旋转和对齐

3d-tiles-tools内部提供了computeTransformFromCartographicPositionDegrees方法来自动完成这些计算。

性能考虑

处理大量模型时需要注意：

1. 内存管理：避免同时加载所有GLB文件
2. 并行处理：可以并行处理独立的GLB文件
3. 增量更新：支持只处理新增或修改的模型

最佳实践

1. 元数据管理：建议使用CSV或JSON文件管理模型位置信息，而不是硬编码
2. 目录结构：保持清晰的目录结构，例如：

   /project
     /input-glbs
     /intermediate-tilesets
     /final-output
   

3. 版本控制：只将最终输出和元数据文件纳入版本控制

未来发展方向

虽然当前解决方案可行，但仍有优化空间：

1. 直接支持从CSV/JSON批量创建带位置的tileset
2. 提供更高效的内存处理模式
3. 支持基于空间索引的自动LOD（层次细节）生成

结论

3d-tiles-tools项目为处理地理空间3D模型提供了强大工具链。通过合理组合其各种功能，可以实现复杂的批量处理需求。本文介绍的方法特别适合需要将大量模型精确放置在不同地理位置的场景，为构建大规模3D地理场景提供了高效的工作流程。