Cesium源码解析六（3dtiles属性获取、建筑物距离计算、建筑物着色及其原理分析）

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Cesium源码解析二（terrain文件的加载、解析与渲染全过程梳理）
Cesium源码解析三（metadataAvailability的含义）
Cesium源码解析四（metadata元数据拓展中行列号的分块规则解析）
Cesium源码解析五（Quantized-Mesh(.terrain)格式文件在CesiumJS和UE中加载情况的对比）
Cesium源码解析六（3dtiles属性获取、建筑物距离计算、建筑物着色及其原理分析）

前言

  在本文中，我们将探讨如何使用 CesiumJS 来加载和显示 3D 建筑物数据，并根据用户点击的位置进行动态着色。我们将使用 CesiumJS 的 OpenStreetMap 建筑物数据集，通过点击地图上的建筑物，根据距离计算并动态地为这些建筑物着色。这不仅增强了地图的交互性，还为用户提供了直观的地理空间数据可视化体验。我们将逐步讲解如何设置 Cesium Viewer，加载 3D 建筑物数据，处理用户点击事件，以及根据距离进行建筑物的颜色处理。希望通过本文，您能深入理解 CesiumJS 的强大功能，并能够在自己的项目中应用这些技术。

1.代码示例

// 创建一个Cesium Viewer实例，指定目标DOM元素的id为 "cesiumContainer"
var viewer = new Cesium.Viewer("cesiumContainer", {baseLayerPicker: false,  // 禁用基础图层选择器
});// 创建一个事件处理器，用于处理屏幕空间事件（如点击、拖动）
var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler(viewer.scene.canvas);// 创建OpenStreetMap（OSM）建筑物的3D模型
var osmBuildings = Cesium.createOsmBuildings();// 将OSM建筑物添加到场景的primitives集合中
viewer.scene.primitives.add(osmBuildings);// 设置相机视图，定位到指定的经纬度（西雅图附近）和高度
viewer.scene.camera.setView({destination: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-122.3472, 47.598, 370),orientation: {heading: Cesium.Math.toRadians(10), // 方向（水平旋转角度）pitch: Cesium.Math.toRadians(-10)   // 倾斜（垂直旋转角度）}
});// 定义一个函数，用于获取和打印特征的属性
function getFeatureProperty(feature) {let names = feature.getPropertyNames();  // 获取特征属性的名称数组for (var i = 0; i < names.length; i++) {var prop = feature.getProperty(names[i]);  // 获取每个属性的值if (prop) console.log(names[i], prop);     // 打印属性名称和值}
}// 定义一个函数，用于根据距离着色
function showByDistance() {colorByDistanceToCoordinate(47.62051, -122.34931);  // 默认根据指定经纬度着色// 内部函数处理点击事件function move(movement) {viewer.selectEntiy = undefined;var pickBuilding = viewer.scene.pick(movement.position);  // 获取点击位置的建筑物if (pickBuilding) {getFeatureProperty(pickBuilding);  // 获取点击建筑物的属性var latitude = pickBuilding.getProperty("cesium#latitude");var longitude = pickBuilding.getProperty("cesium#longitude");colorByDistanceToCoordinate(latitude, longitude);  // 根据点击的建筑物位置进行着色}}// 设置鼠标左键点击事件的处理函数handler.setInputAction(move, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);
}// 定义一个函数，根据指定经纬度着色建筑物
function colorByDistanceToCoordinate(pickLatitude, pickLongitude) {osmBuildings.style = new Cesium.Cesium3DTileStyle({defines: {// 定义着色器中的distance变量，计算每个建筑物与指定坐标的距离distance: "distance(vec2(${feature['cesium#longitude']},${feature['cesium#latitude']})," + `vec2(${pickLongitude},${pickLatitude}))`},color: {conditions: [["${distance} > 0.014", "color('blue')"],  // 大于0.014的距离，颜色为蓝色["${distance} > 0.010", "color('green')"], // 大于0.010的距离，颜色为绿色["${distance} > 0.006", "color('yellow')"],// 大于0.006的距离，颜色为黄色["${distance} > 0.0001", "color('red')"],  // 大于0.0001的距离，颜色为红色["true", "color('white')"],                // 其他距离，颜色为白色]}});
}
// 定义一个函数，根据距离渲染建筑物
function showByDistance() {// 首先调用 colorByDistanceToCoordinate，以特定坐标(47.62051, -122.34931)为参考点进行初始着色colorByDistanceToCoordinate(47.62051, -122.34931);// 定义一个内部函数 move 用于处理点击事件function move(movement) {viewer.selectEntiy = undefined;  // 清除当前选择的实体// 获取点击位置的建筑物特征var feature = viewer.scene.pick(movement.position);if (feature) {  // 如果点击位置有建筑物特征getFeatureProperty(feature);  // 获取并打印该建筑物的属性// 获取建筑物的经度和纬度var latitude = feature.getProperty("cesium#latitude");var longitude = feature.getProperty("cesium#longitude");// 调用 colorByDistanceToCoordinate 以点击位置的建筑物为参考点重新着色colorByDistanceToCoordinate(latitude, longitude);}}// 设置鼠标左键点击事件的处理函数，将其与 move 函数绑定handler.setInputAction(move, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);
}// 调用 showByDistance 函数以启动初始着色和点击事件处理
showByDistance();

2.属性获取原理分析

  当我们点击一个建筑物时，Cesium会自动展示这个建筑物的信息。我们也在控制台输出一下自己获取到的属性信息，看看能不能对应的上。


  可以看到完全对应的上。而当我们看下源码就会发现属性获取的调用过程如下：
sequenceDiagram
   participant User as 用户
   participant Scene as Cesium.Scene
   participant Handler as ScreenSpaceEventHandler
   participant Feature as Cesium3DTileFeature
   participant BatchTable as Cesium3DTileBatchTable

User->>Handler: 点击事件
Handler->>Scene: pick(movement.position)
Scene-->>Handler: 返回Cesium3DTileFeature
Handler->>Feature: 获取属性名
Feature->>BatchTable: getPropertyNames()
BatchTable-->>Feature: 返回属性名数组
Feature-->>Handler: 返回属性名数组
Handler->>Feature: 获取属性值(name)
Feature->>BatchTable: getProperty(batchId, name)
BatchTable-->>Feature: 返回属性值
Feature-->>Handler: 返回属性值
Handler-->>User: 打印属性名和值

3.建筑物距离计算原理分析

  在CesiumJS 中，建筑物之间的距离计算是通过 GLSL 着色器来实现的，计算每个建筑物与一个参考点之间的欧几里得距离。以下是距离计算的步骤：

1. 定义距离计算表达式：

   defines: {distance: "distance(vec2(${feature['cesium#longitude']}, ${feature['cesium#latitude']}), vec2(" + `${pickLongitude}, ${pickLatitude}))`
   }
   

   • defines 部分定义了 GLSL 表达式，用于计算每个建筑物与参考点的距离。
   • distance 是 GLSL（OpenGL Shading Language）中的函数，用于计算两个二维向量（坐标）之间的欧几里得距离。
   • vec2 是 GLSL 中表示二维向量的构造函数。
   • ${feature['cesium#longitude']} 和 ${feature['cesium#latitude']} 分别表示建筑物的经度和纬度。
   • ${pickLongitude} 和 ${pickLatitude} 表示参考点（如用户点击位置）的经度和纬度。

2. 计算距离：

   GLSL 表达式 distance 计算每个建筑物的位置与参考点之间的距离。这个距离值将用于后续的颜色条件判断。

   float distance = distance(vec2(buildingLongitude, buildingLatitude), vec2(referenceLongitude, referenceLatitude));
   

3. 应用距离值：

   这个计算的距离值会被应用到每个建筑物，用于在着色器中进行条件判断，决定建筑物的颜色。

   osmBuildings.style = new Cesium.Cesium3DTileStyle({defines: {distance: "distance(vec2(${feature['cesium#longitude']}, ${feature['cesium#latitude']}), vec2(" + `${pickLongitude}, ${pickLatitude}))`}
   });
   

4.建筑物着色原理分析

  在 CesiumJS 中，建筑物的着色是基于计算出的距离，并通过条件语句来设置颜色的。在 Cesium3DTileStyle中定义颜色条件，根据计算出的距离为建筑物设置颜色。

osmBuildings.style = new Cesium.Cesium3DTileStyle({defines:{distance:"distance(vec2(${feature['cesium#longitude']},${feature['cesium#latitude']}),"+`vec2(${pickLongitude},${pickLatidude}))`},color:{conditions:[["${distance} > 0.014","color('blue')"],["${distance} > 0.010","color('green')"],["${distance} > 0.006","color('yellow')"],["${distance} > 0.0001","color('red')"],["true","color('white')"],]}
})

1. 定义部分：

   • defines 部分定义了 GLSL 表达式，用于计算每个建筑物与参考点的距离。
   • distance 函数使用建筑物的经纬度和参考点的经纬度，计算欧几里得距离。

2. 颜色条件部分：

   • color 部分定义了颜色条件，根据 distance 值设置不同的颜色。
   • 使用条件数组 conditions，依次匹配 distance 的值，并根据匹配的条件设置颜色。

这两个原理共同作用，为用户提供了一个动态且交互的建筑物着色效果，根据点击的位置和距离进行直观的展示。

5.总结

  本文中我们通过代码示例展示了如何在Cesiumjs中对3dtiles进行属性获取、建筑物距离计算、建筑物着色及其原理分析，深入的理解了其原理，回见~