WebGL可视化地球和地图引擎:Cesium.js

本文介绍了Cesium,一种基于JavaScript和WebGL的3D地图引擎。它支持多种地图视图,如3D地球、2D地图及2.5D哥伦布视图,并提供了强大的动态地理空间数据可视化能力。本文还详细介绍了Cesium的安装配置过程和一个简单的HelloWorld示例。

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Cesium介绍

Cesium是国外一个基于JavaScript编写的使用WebGL的地图引擎。Cesium支持3D,2D,2.5D形式的地图展示,可以自行绘制图形,高亮区域,并提供良好的触摸支持,且支持绝大多数的浏览器和mobile。
无需任何插件。Cesium 使用 WebGL 来进行硬件加速图形化;跨平台;跨浏览器;实现真正的动态数据进行可视化。Cesium 基于 Apache 开源协议,支持商业和非商业免费使用。

Cesium特点

  • 一个 API,三种视图:3D,2D 和 2.5D

    Cesium支持三维地球(3D),二维地图(2D)以及2.5D哥伦布视图(2.5D)。

  • 动态地理空间数据的可视化

    1、通过CZML创建数据驱动的时间动态场景。
    2、高分辨率的世界地形可视化。
    3、使用WMS,TMS,openstreetmaps,Bind以及ESRI的标准绘制影像图层。
    4、使用KML,GeoJSON和TopoJSON绘制矢量数据。
    5、使用COLLADA和glTF绘制3D模型。
    6、使用插件扩展核心Cesium。

  • 内置的高性能和高精度

    • 优化的WebGL,充分利用硬件渲染图形,使用低级别的几何和渲染程序。
    • 绘制大范围的折线,多边形,广告牌,标签,挤压以及走廊。
    • 控制摄像头和创造飞行路径。
    • 使用动画控件控制动画时间。

Cesium示例

1、确保浏览器支持Cesium

验证Cesium在Web浏览器中工作的最简单方法是运行HelloWorld例子,点击这里。如果你看到一些像下面的图片,恭喜你,你运行的该Web浏览器支持运行Cesium,那么你可以跳到下一部分阅读;否则,继续阅读。

Cesium是建立在几个新的HTML5技术之上的,其中最重要的是WebGL。虽然这些新的标准正在迅速成为广泛采用,但一些浏览器和系统需要升级从而支持他们。如果示例应用程序允许失败,你可以尝试以下的建议:

(1)更新您的Web浏览器。大多数的Cesium团队使用Google Chrome,但Firefox,IE 11以及Opera也能运行。如果你正在用这些浏览器,请确保更新它到最新版本。

(2)更新您的显卡驱动从而更好地支持3D。如果你知道你正用的是什么类型的显卡,你可以检查进行更新。三个最流行的显卡提供商是:Nvidia, AMD以及 Intel。

(3)如果你仍然有问题,尝试访问http://get.webgl.org/,它提供了额外的问题解决建议。你也可以在Cesium论坛寻求帮助。

2、选择编辑器或IDE

如果你已经是一个经验丰富的开发者,你很可能会有一个最喜爱的编辑器和开发环境;例如,大多数的Cesium的团队使用日蚀。如果你刚刚开始,一个伟大的自由和开放源码编辑器,记事本++,你可以从网上下载他们的网站。最终,任何文本编辑器会做的,所以去一个你最舒服。

3、下载Cesium

如果你还没有这样做,点击这个按钮来获取最新的Cesium:下载Cesium。
下载完成之后将zip文件解压到你选择的新目录,解压之后文件目录类似于下图。
目录
不能直接双击运行index.html,在实际工作中,它需要运行在Web服务器上。

4、设置Web服务器

为了运行Cesium的应用,我们需要一个本地Web服务器的主机文件。我们所有的例子将使用Node.js。当然你也可以使用自己的服务器,只要把上一节的目录放在服务器根目录下。

设置一个Web服务器通过Node.js是很容易的,只需要3个步骤:

(1)从安装Node.js网站,你可以使用默认安装设置。

(2)打开命令行,然后进入Cesium的根目录,通过npm install下载安装所需要的模块。
最后,在根目录执行node server.js启动Web服务器。

(3)此时您将看到下图:

5、运行Hello world!

现在我们的Cesium已经运行在Web服务器上,我们可以启动Web浏览器并输入网址http://localhost:8080/HelloWorld.html。这与我们刚开始测试WebGL时看到的Hello World应用程序是一样的,但现在是运行在你自己的系统中,而不是在Cesium网站上。如果我们在编辑器中打开helloworld.html,我们会看到以下代码:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <!-- Use correct character set. -->
  <meta charset="utf-8">
  <!-- Tell IE to use the latest, best version. -->
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
  <!-- Make the application on mobile take up the full browser screen and disable user scaling. -->
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1, minimum-scale=1, user-scalable=no">
  <title>Hello World!</title>
  <script src="../Build/Cesium/Cesium.js"></script>
  <style>
      @import url(../Build/Cesium/Widgets/widgets.css);
      html, body, #cesiumContainer {
          width: 100%; height: 100%; margin: 0; padding: 0; overflow: hidden;
      }
  </style>
</head>
<body>
  <div id="cesiumContainer"></div>
  <script>
    var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer');
  </script>
</body>
</html>

(1)引入cesium.js。该文件定义了Cesium对象,它包含了我们需要的一切。

<script src="../Build/Cesium/Cesium.js"></script>

(2)为了能使用Cesium各个可视化控件,我们需要引入widgets.css。

@import url(../Build/Cesium/Widgets/widgets.css);

(3)在HTML的body中我们创建一个DIV,用来作为三维地球的容器。

<div id="cesiumContainer"></div>

(4)最后,在js中初始化CesiumViewer实例。

var viewer = new Cesium.CesiumViewer('cesiumContainer');

通过以上的学习,恭喜你,你已经开始写你自己的Cesium应用和网页了。那么根据自己的情况,你可能对其他Cesium教程感兴趣。如果你是一个新手,通过Cesium Sandcastle这个编码的应用,您不仅可以查看几十个实例,也可以查看和编辑自己的源代码,从应用程序中运行查看你的改变。最后,无论你如何学习,参考文献对每个人来说都是一个非常宝贵的资源。

<think>嗯,用户想了解在Cesium中使用Three.js的轮廓高亮效果来处理glb模型。首先,我需要回忆一下CesiumThree.js的结合方式。Cesium本身是一个地理可视化引擎,主要用于3D地球地图的渲染,而Three.js是一个通用的WebGL库,常用于创建复杂的3D场景。两者结合的话,可能需要通过某种方式在Cesium的场景中嵌入Three.js的渲染内容。 然后,用户提到的是针对glb模型应用轮廓高亮。轮廓高亮通常使用边缘检测或者后处理效果,Three.js中有没有这样的技术?比如,OutlinePass后处理通道,我记得Three.js的EffectComposer可以用来添加各种后处理效果,包括高亮轮廓。但问题是如何在Cesium中集成Three.js的后处理效果。 接下来,需要考虑CesiumThree.js的集成方法。常见的做法可能是将Three.js的内容渲染到Cesium的Primitive或使用CustomShader。不过Cesium本身可能不支持直接引入Three.js的后处理通道,可能需要通过离屏渲染或者将Three.js的渲染结果作为纹理导入到Cesium中。 然后,用户提到的是glb模型。Cesium原生支持glTF/glb格式,所以模型可以直接加载到Cesium中。但如果要应用Three.js的高亮效果,可能需要将模型同时加载到Three.js的场景中,并在Three.js中进行高亮处理,然后将结果覆盖到Cesium的对应位置。这涉及到两者的坐标系统同步,可能需要将Cesium的相机参数同步到Three.js的相机,或者反之,确保两者的视角一致。 另外,Cesium使用的是地理坐标系,而Three.js使用的是传统的3D坐标系,所以在定位模型时需要进行坐标转换。可能需要将Cesium中的实体位置转换为Three.js场景中的位置,或者在加载glb模型时,确保其在两个框架中的位置一致。 可能的步骤是:1.Cesium中加载glb模型,并获取其位置姿态。2. 在Three.js中加载同样的模型,应用OutlinePass或其他轮廓高亮效果。3. 将Three.js渲染的结果作为纹理或覆盖层,与Cesium的场景结合显示。4. 处理两者的相机同步,确保视角一致。 不过,这样的实现可能会比较复杂,尤其是性能方面需要考虑,因为同时运行两个WebGL渲染器可能会有较大的开销。有没有更直接的方法在Cesium内部实现轮廓高亮?比如,使用Cesium的自定义着色器功能,通过修改模型的材质或添加后处理效果来实现轮廓高亮。这可能需要编写GLSL着色器,应用边缘检测算法,如Sobel算子,来提取轮廓。 如果用户已经熟悉Three.js的轮廓高亮方法,可能希望复用现有的代码,但需要解决集成问题。或者,如果用户不介意使用Cesium的原生功能,可以探索Cesium的后期处理功能,比如使用PostProcessStage来添加轮廓效果。 总结下来,可能的解决方案有两种:一种是集成Three.js的后处理到Cesium中,另一种是使用Cesium自带的后期处理功能。需要根据用户的具体需求技术栈来选择。如果用户希望使用Three.js现有的轮廓高亮方法,可能需要处理两者集成的技术细节,包括坐标同步、渲染上下文共享等。如果用户对Cesium更熟悉,可能更倾向于使用Cesium的原生方法来实现类似效果。 此外,还需要考虑模型的选择交互。例如,当用户点击或悬停模型时触发高亮效果,这需要事件处理的集成,可能涉及到在两个框架中同步交互事件。 最后,可能需要提供代码示例或步骤说明,帮助用户具体实现。例如,如何初始化EffectComposer,添加OutlinePass,并在Cesium的渲染循环中更新Three.js的渲染。同时,需要注意资源管理,比如在模型卸载时清理Three.js中的相关对象,避免内存泄漏。</think>在Cesium中使用Three.js实现GLB模型的轮廓高亮效果,需结合两者的渲染能力,以下是分步实现方案: --- ### **1. 技术背景** - **Cesium**:地理空间3D引擎,擅长处理大规模地形地理坐标系。 - **Three.js**:通用WebGL框架,支持复杂后处理效果(如轮廓高亮)。 - **关键问题**:需在Cesium场景中嵌入Three.js的后处理效果,并同步坐标系。 --- ### **2. 实现步骤** #### **2.1 环境搭建** ```javascript // 初始化Cesium视图 const viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer'); // 初始化Three.js场景 const threeScene = new THREE.Scene(); const threeCamera = new THREE.PerspectiveCamera(); const threeRenderer = new THREE.WebGLRenderer({ alpha: true }); // 将Three.js渲染器嵌入Cesium容器 viewer.canvas.parentElement.appendChild(threeRenderer.domElement); ``` #### **2.2 模型加载与坐标同步** - **Cesium中加载GLB**: ```javascript const modelEntity = viewer.entities.add({ position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(lon, lat, height), model: { uri: 'model.glb' } }); ``` - **Three.js中加载相同GLB**: ```javascript const loader = new GLTFLoader(); loader.load('model.glb', (gltf) => { threeScene.add(gltf.scene); }); ``` #### **2.3 轮廓高亮实现(Three.js部分)** ```javascript // 初始化后处理 const composer = new EffectComposer(threeRenderer); composer.addPass(new RenderPass(threeScene, threeCamera)); // 添加轮廓高亮通道 const outlinePass = new OutlinePass( new THREE.Vector2(window.innerWidth, window.innerHeight), threeScene, threeCamera ); outlinePass.edgeStrength = 3.0; composer.addPass(outlinePass); ``` #### **2.4 坐标系同步** ```javascript function syncCameras() { // 获取Cesium相机参数 const cesiumCamera = viewer.camera; const position = cesiumCamera.positionWC; const direction = cesiumCamera.directionWC; // 同步到Three.js相机 threeCamera.position.set(position.x, position.y, position.z); threeCamera.lookAt(position.x + direction.x, position.y + direction.y, position.z + direction.z); } ``` #### **2.5 渲染循环整合** ```javascript viewer.postRender.addEventListener(() => { syncCameras(); threeRenderer.clear(); composer.render(); }); ``` --- ### **3. 性能优化建议** 1. **离屏渲染**:将Three.js内容渲染到纹理,通过Cesium的`CustomShader`叠加。 2. **LOD控制**:根据相机距离动态调整模型细节。 3. **实例化渲染**:对重复模型使用InstancedMesh。 --- ### **4. 替代方案(纯Cesium实现)** 若无需Three.js,可通过Cesium的`PostProcessStage`实现基础轮廓: ```javascript viewer.postProcessStages.add( new Cesium.PostProcessStage({ fragmentShader: ` in vec2 v_textureCoordinates; out vec4 fragColor; void main() { // Sobel边缘检测算法 // 此处实现边缘提取逻辑 fragColor = vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0); // 绿色轮廓 } ` }) ); ``` --- ### **5. 注意事项** - **坐标系差异**:Cesium使用WGS84椭球坐标系,Three.js使用右手笛卡尔坐标系,需通过`Cesium.Transforms`转换矩阵。 - **事件穿透**:通过`pointer-events: none`避免Three.js层阻挡Cesium的拾取操作。 - **内存管理**:卸载模型时需同时清理Three.jsCesium的实体。 此方案适用于需要复杂后处理的场景,若仅需基础高亮,建议优先使用Cesium原生功能。
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