Cesium.js综合实验

1 概述

Cesium是一个跨平台、跨浏览器的展示三维地球和地图的开源 JavaScript 库，是AGI公司计算机图形开发小组与2011年研发的三维地球和地图可视化开源JavaScript库，Cesium一词来源于化学元素铯，铯是制造原子钟的关键元素，研发小组通过命名强调Cesium产品精益求精，专注时间数据可视化。Cesium为三维GIS提供了一个高效的数据可视化平台。即[1]：

（1）Cesium是一个跨平台、跨浏览器的展示三维地球和地图的JavaScript

（2）Cesium使用WebGL来进行硬件加速图形，使用时不需要任何插件支持。

（3）Cesium是基于Apache2.0许可的开源程序，可以免费用于商业和非商业用途。

Cesium的知识体系，跨GIS、Web前端和图形学。Cesium的简单结构如下图所示：

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2 实验工具及技术原理

Cesium用于地理数据可视化。支持海量数据的高效渲染，支持时间序列动态数据的三维可视化，具备太阳、大气、云雾等地理环境要素的动态模拟和地形等要素的加载绘制。包含丰富的可用工具。即Cesium基本控件所提供的工具，如地理编码器，图层选择器等[2]。

Cesium在项目中的定位如下图：

主要的功能有：

（1）使用3d tiles格式流式加载各种不同的3d数据，包含倾斜摄影模型、三维建筑物、CAD和BIM的外部和内部，点云数据。并支持样式配置和用户交互操作。

（2）全球高精度地形数据可视化，支持地形夸张效果、以及可编程实现的等高线和坡度分析效果。

（3）支持多种资源的图像图层，包括WMS，TMS，WMTS以及时序图像。图像支持透明度叠加、亮度、对比度、GAMMA、色调、饱和度都可以动态调整。支持图像的卷帘对比。

（4）支持标准的矢量格式KML、GeoJSON、TopoJSON、以及矢量的贴地效果。

（5）三维模型支持gltf2.0标准的PRB材质、动画、蒙皮和变形效果。贴地以及高亮效果。

（6）使用CZML支持动态时序数据的展示。

（7）支持各种几何体：点、线、面、标注、公告牌、立方体、球体、椭圆体、圆柱体、走廊、管径、墙体。

（8）可视化效果包括：基于太阳位置的阴影、自身阴影、柔和阴影。

（9）支持大气、雾、太阳、阳光、月亮、星星、水面。

（10）粒子特效：烟、火、火花。

（11）地形、模型、3d tiles模型的面裁剪。

（12）对象点选和地形点选。

（13）支持鼠标和触摸操作的缩放、渲染、惯性平移、飞行、任意视角、地形碰撞检测。

（14）支持3d地球、2d地图、2.5d哥伦布模式。3d视图可以使用透视和正视两种投影方式。

（15）支持点、标注、公告牌的聚集效果[3]。

Node.js发布于2009年5月，由Ryan Dahl开发，是一个基于Chrome V8引擎的JavaScript运行环境，使用了一个事件驱动、非阻塞式I/O模型，让JavaScript 运行在服务端的开发平台，它让JavaScript成为与PHP、Python、Perl、Ruby等服务端语言平起平坐的脚本语言。

Node.js对一些特殊用例进行优化，提供替代的API，使得V8在非浏览器环境下运行得更好，V8引擎执行Javascript的速度非常快，性能非常好，基于Chrome JavaScript运行时建立的平台，用于方便地搭建响应速度快、易于扩展的网络应用。