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Cesium中級1 - 空間資料視覺化(一)

#[CesiumJS]Cesium中級1 - 空間資料視覺化(一)
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本教程將教讀者如何使用Cesium的實體(Entity)API繪製空間資料,如點、標記、標籤、線、模型、形狀和物體。不需要Cesium的先驗知識,但是如果讀者完全沒有這方面的經驗,那麼讀者可能希望從“新手入門中文教程(原創)”開始學習。
##什麼是實體(Entity)API?
Cesium具有豐富的用於空間資料的API,可以分為兩類:面向圖形開發人員的低階API(通常稱為原始(Primitive)API)和用於資料驅動的視覺化的高階API(稱為實體(Entity)API)。

原始API的主要目標是暴露手頭執行任務所需的最小抽象量。它希望我們像圖形程式設計師一樣思考,並使用圖形術語。它的結構是為給定的視覺化型別提供最有效能和靈活性的實現,而不是為了API的一致性。載入一個模型不同於建立一個廣告牌,兩者都與建立多邊形完全不同。每種型別的視覺化都有其獨特的特徵。此外,它們各自具有不同的效能特徵,並且需要遵循不同的最佳實踐。雖然它功能強大且靈活,但大多數應用程式都比Primitive API提供的抽象級別更高。原始API的主要目標是開放手頭當前研發工作的所需的最小抽象量。它希望我們像圖形程式設計師一樣思考,並使用圖形術語。它的結構是為給定的視覺化型別提供最有效能和靈活性的實現,而不是為了API的一致性

。載入一個模型不同於建立一個廣告牌(Billboard ),兩者都與建立多邊形完全不同。每種型別的視覺化都有其獨特的特徵。此外,它們各自具有不同的效能特徵,並且需要遵循不同的最佳實踐。雖然它功能強大且靈活,但大多數應用程式都提供比Primitive API的抽象級別更高的服務介面。

實體API的目的是公開一組設計一致的高階物件,這些物件將相關的視覺化和資訊聚合到一個統一的資料結構中,我們稱之為實體。它讓我們專注於展示我們的資料,而不是擔心視覺化的潛在機制。它還提供了易於構建複雜的、時間動態視覺化的構造,這種視覺化方式與靜態資料自然相適應。雖然實體API實際上在背後使用了原始API(Primitive API),但這是我們(幾乎)永遠不必關注的實現細節。通過將各種啟發式應用到我們提供的資料,實體API能夠提供靈活的、高效能的視覺化,同時公開一致的、易於學習和易於使用的介面。

##我們的第一個實體
學習實體API的基本方法之一是通過檢視一些程式碼。為了讓事情簡單化,我們將在CesiumSandcastle的Hello World例子中構建。如果讀者在本地開發Cesium,可以自由地使用自己的應用程式。

假設我們想從經度和緯度的列表中新增一個美國州懷俄明的多邊形。(懷俄明之所以被選中是因為它是一個簡單的多邊形)我們可以把下面的程式碼複製貼上到Sandcastle去做:

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

var wyoming = viewer.entities.add({
  name : 'Wyoming',
  polygon : {
    hierarchy : Cesium.Cartesian3.fromDegreesArray([
                              -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]),
    height : 0,
    material : Cesium.Color.RED.withAlpha(0.5),
    outline : true,
    outlineColor : Cesium.Color.BLACK
  }
});

viewer.zoomTo(wyoming);

點選執行按鈕(或者F8)能看到下面的影象:

image

因為我們的一個目標是讓Cesium的程式碼易於理解,希望這是不言自明的。我們建立了Viewer widget,它充當幾乎所有Cesium應用程式的基礎,然後通過viewer.entities.add. 新增一個新的Entity。我們傳遞的需add的物件只是一個提供初始值的選項引數。返回值是實際的實體例項。最後,我們呼叫 viewer.zoomTo 以確保實體處於檢視中。
有很多實體選項可用,但是現在我們指定polygon內部的半透明紅色和邊界的黑色輪廓。我們也給實體一個“Wyoming 懷俄明”的顯示名稱。

##形狀和物體
有了建立多邊形的基本知識,並且由於實體API的同質性,我們現在可以通過簡單地使用Sandcastle中的示例作為參考來建立各種圖形。下面是支援的形狀和物體的完整列表。
image

###材質和輪廓
不管它們的幾何定義如何,所有形狀和物體都有一組共同的屬性來控制它們的外觀。fill屬性是一個布林值,它指定是否填充了表面的內部,而outline屬性控制形狀的邊緣是否被輪廓化。
fill設為truematerial屬性決定填充物是什麼。在接下來的例子中,讓我們建立一個半透明的藍色橢圓。預設情況下,filltrueoutlinefalse,所以我們只需要指定material

var entity = viewer.entities.add({
  position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-103.0, 40.0),
  ellipse : {
    semiMinorAxis : 250000.0,
    semiMajorAxis : 400000.0,
    material : Cesium.Color.BLUE.withAlpha(0.5)
  }
});
viewer.zoomTo(viewer.entities);

var ellipse = entity.ellipse; // For upcoming examples

###Image
我們也可以將材質指定為一個圖片連結:

ellipse.material = '//cesiumjs.org/tutorials/images/cats.jpg';

image

在上述兩種情況下,在賦值時自動為我們建立一個ColorMaterialProperty屬性或ImageMaterialProperty屬性。對於更復雜的材料,我們需要自己建立一個材料屬性例項。目前,實體形狀和物體支援顏色、影象、棋盤、條紋和網格材料。
###棋盤

ellipse.material = new Cesium.CheckerboardMaterialProperty({
  evenColor : Cesium.Color.WHITE,
  oddColor : Cesium.Color.BLACK,
  repeat : new Cesium.Cartesian2(4, 4)
});

image
###條紋

ellipse.material = new Cesium.StripeMaterialProperty({
  evenColor : Cesium.Color.WHITE,
  oddColor : Cesium.Color.BLACK,
  repeat : 32
});

image
###網格

ellipse.material = new Cesium.GridMaterialProperty({
  color : Cesium.Color.YELLOW,
  cellAlpha : 0.2,
  lineCount : new Cesium.Cartesian2(8, 8),
  lineThickness : new Cesium.Cartesian2(2.0, 2.0)
});

image
###輪廓
fill屬性不同,outline沒有相應的材料,而是依賴於兩個獨立的outlineColoroutlineWidth屬性。outlineWidth只適用於非Windows系統,如Android、iOS、Linux和OS X。這是由於WebGL是如何在Windows上的所有三個主要瀏覽器引擎中實現所限制的。

ellipse.fill = false;
ellipse.outline = true;
ellipse.outlineColor = Cesium.Color.YELLOW;
ellipse.outlineWidth = 2.0;

image
###折線
折線是一種特殊情況,因為它們沒有填充或輪廓屬性。相反,他們依靠專門的材料來代替顏色。由於這些特殊材料,不同寬度和輪廓寬度的折線將對所有系統起作用。

var entity = viewer.entities.add({
    polyline : {
        positions : Cesium.Cartesian3.fromDegreesArray([-77, 35,
                                                        -77.1, 35]),
    width : 5,
    material : Cesium.Color.RED
}});
viewer.zoomTo(viewer.entities);

var polyline = entity.polyline // For upcoming examples

image
###折線輪廓

polyline.material = new Cesium.PolylineOutlineMaterialProperty({
    color : Cesium.Color.ORANGE,
    outlineWidth : 3,
    outlineColor : Cesium.Color.BLACK
});

image
###折現光暈

polyline.material = new Cesium.PolylineGlowMaterialProperty({
    glowPower : 0.2,
    color : Cesium.Color.BLUE
});

image
##高度與擠壓
覆蓋在地球上的所有形狀,當前是圓、橢圓、多邊形和矩形,也可以放置在海拔高度或擠壓成一個物體。在這兩種情況下,形狀或物體仍然符合其下方的地球曲率。

對於高度,我們所要做的就是在相應的圖形物件上設定高度屬性,對於上面列出的所有形狀都是一樣的。這可能是提到Cesium總是使用米、弧度和秒作為單位的好時機,除非函式明確地表示了其他情況,比如Cartesian3.fromDegrees。下面的程式碼行將多邊形提升到地球上方250000米處。

wyoming.polygon.height = 250000;

image
將形狀擠壓成物體同樣容易,我們只需要設定extrudedHeight屬性。物體將在heightextrudedHeight之間產生。如果heightundefined,則物體從0開始。為了創造一個物體從200000米開始,延伸到250000米,我們可以使用下面的程式碼。這當然意味著物體本身是50000米高。

wyoming.polygon.height = 200000;
wyoming.polygon.extrudedHeight = 250000;

image

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