基于osgEarth的本地化三維場(chǎng)景構(gòu)建和應(yīng)用

劉洪雙

（河南省地圖院，河南 鄭州 450008）

基于osgEarth的本地化三維場(chǎng)景構(gòu)建和應(yīng)用

劉洪雙

（河南省地圖院，河南 鄭州 450008）

基于osgEarth開(kāi)源庫(kù)，使用其自帶的dem高程數(shù)據(jù)和dom正射影像數(shù)據(jù)切片工具，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行金字塔切片，通過(guò)配置文件實(shí)現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)、瓦片數(shù)據(jù)、三維模型的加載和顯示，快速構(gòu)建簡(jiǎn)單的三維場(chǎng)景。

osgEarth；天地圖；dem；dom;三維模型

1 引言

openSceneGraph是一個(gè)開(kāi)源的三維引擎，被廣泛地應(yīng)用在可視化仿真、游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算、三維重建、地理信息、太空探索、石油礦產(chǎn)等領(lǐng)域。osg采用標(biāo)準(zhǔn)C++和OpenGL編寫(xiě)而成，可運(yùn)行在所有的Windows平臺(tái)、OSX、GNU/Linux、IRIX、Solaris、HP-Ux、AIX、Android和FreeBSD 操作系統(tǒng)。

osgEarth是基于三維引擎osg開(kāi)發(fā)的三維數(shù)字地球引擎庫(kù)，在osg基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了瓦片調(diào)度插件，可選的四杈樹(shù)調(diào)度插件，更多的地理數(shù)據(jù)加載插件（包括GDAL、ogr、WMS、TMS、VPB、filesystem等），再結(jié)合一套地理投影轉(zhuǎn)換插件，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)高效處理加載調(diào)度地理數(shù)據(jù)在三維地球上的顯示，實(shí)現(xiàn)三維虛擬地球。

本文主要介紹利用osgEarth對(duì)本地三維數(shù)據(jù)的調(diào)用，包括對(duì)“天地圖”發(fā)布的WMTS服務(wù)的調(diào)用、本地矢量數(shù)據(jù)的調(diào)用、dem高程數(shù)據(jù)的金字塔切片和調(diào)用、dom影像數(shù)據(jù)的金字塔切片和調(diào)用、模型的制作和調(diào)用等技術(shù)。

2 “天地圖”瓦片服務(wù)的調(diào)用

“天地圖”提供了豐富的矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)服務(wù)接口，提供了覆蓋全球的地理信息數(shù)據(jù)。其中中國(guó)的數(shù)據(jù)覆蓋了從宏觀的中國(guó)全境到微觀的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊。因此，利用osgEarth調(diào)用天地圖提供的數(shù)據(jù)，并跟本地?cái)?shù)據(jù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速建模，快速更新，快速發(fā)布，將有利于地方虛擬城市和三維地形的建設(shè)和發(fā)展，提供新型的地理信息服務(wù)模式。

可以從網(wǎng)上下載已經(jīng)編譯好的osgEarth程序包，也可以自己下載osgEarth源碼和所需要的插件庫(kù)和osgEarth使用的開(kāi)源庫(kù)，利用CMake對(duì)源碼進(jìn)行編譯，生成dll文件和可執(zhí)行exe文件，在此不作詳細(xì)論述，下面著重講述調(diào)用方法。在下載的程序包目錄下新建六文件，其中三個(gè)批處理dat文件，三個(gè)earth配置文件。見(jiàn)圖1。

圖1 程序安裝目錄圖

tianditu.bat為批處理文件，內(nèi)容如下：

tianditu.earth 為osgEarth的配置文件。內(nèi)容如下：

標(biāo)簽下面的url地址為天地圖Web墨卡托投影的衛(wèi)星影像WMTS服務(wù)地址，另外一個(gè)是本地衛(wèi)星影像tif文件地址[1]。

標(biāo)簽為dem數(shù)據(jù)文件地址。

標(biāo)簽下是球形墨卡托投影。

一個(gè)模型的數(shù)據(jù)源（例如，功能、數(shù)據(jù)、外部模型）。

讀取特征數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)插件名稱。

配置完成后，雙擊 tianditu.bat，啟動(dòng)自帶的osgViewer程序并讀取tianditu.earth配置文件。

3 dem數(shù)據(jù)的金字塔切片和調(diào)用

osgEarth通過(guò)配置文件tianditu.earth可以調(diào)用本地的dem數(shù)據(jù)。例如:把dem文件henan.tif拷貝到data文件夾下面，在配置文件中加入如下代碼，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)本地dem數(shù)據(jù)的加載和顯示。

由于dem數(shù)據(jù)文件較大，要加快瀏覽速度，或者直接在iis服務(wù)器中進(jìn)行發(fā)布是不合適的(例如：http://ip/data/henan.tif)，可以采用金字塔切片的方法對(duì)dem數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量瓦片化處理，即使用osgEarth自帶的osgearth_package工具，對(duì)dem數(shù)據(jù)進(jìn)行切片[2]。

在圖1中在dem.earth 文件添加如下代碼：

在dem.dat 執(zhí)行如下命令：

就會(huì)在 f: ms 文件夾下面生成一個(gè)henan文件夾，里面存儲(chǔ)dem金字塔切片文件。修改tianditu. earth文件中的配置信息：

也可以在iis中添加一個(gè)虛擬目錄，映像物理路徑F:/tms/henan/，就可采用http://ip/ henan/tms.xml的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。顯示效果如圖2。

圖2 地形圖

4 衛(wèi)星影像的金字塔切片和調(diào)用

osgEarth也可以通過(guò)tianditu.earth配置文件調(diào)用本地的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。例如:把world.tif拷貝到data文件夾下面，在配置文件中加入如下代碼，就可以加載顯示本地的影像數(shù)據(jù)。

可以使用osgEarth自帶的工具，對(duì)dom影像數(shù)據(jù)進(jìn)行金字塔切片處理。

在圖1dom.earth文件中添加如下代碼：

在dom.dat 執(zhí)行如下命令：

就會(huì)在 f:dms 文件夾下面生成一個(gè)world文件夾，里面存儲(chǔ)dom影像金字塔切片文件。修改tianditu.earth文件中的配置信息：

也可以在iis中添加一個(gè)虛擬目錄，映像物理路徑F:/dms/world/，就可以采用http://ip/ world/tms.xml的方式，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。

5 模型的加載的和顯示

可以采用3Dmax制作3D模型。安裝3Dmax以后，再下載安裝osgexp插件，之后用3Dmax制作的三維模型就可以導(dǎo)出ive格式了。把制作的好的三維模型拷貝到data文件夾下面，在tianditu.earth配置文件中加入如下代碼，就可以實(shí)現(xiàn)模型的加載。標(biāo)簽下面分別為經(jīng)度、維度、高度。

網(wǎng)絡(luò)發(fā)布模型方法跟前面介紹的相同，在iis下發(fā)布模型文件，例如：

http://ip/ data/oil.ive，就可以直接在線調(diào)用模型。

6 總結(jié)

以上著重介紹了osgEarth實(shí)現(xiàn)本地化數(shù)據(jù)加載的方法，以及對(duì)dem和dom數(shù)據(jù)進(jìn)行金字塔切片并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的方法， 其他的具體配置和使用，可以參照?qǐng)D1中tests文件夾下的配置例子。通過(guò)這些學(xué)習(xí)，可以很快的利用osgEarth實(shí)現(xiàn)本地化三維場(chǎng)景的發(fā)布和構(gòu)建。

[1]吳曉雪, 任鴻翔, 張顯庫(kù),等. 基于osgEarth三維數(shù)字地球建設(shè)的研究[J]. 大眾科技, 2015(1):1-3.

[2]吳小東, 許捍衛(wèi). 基于OSGEarth的城市三維場(chǎng)景構(gòu)建[J]. 地理空間信息, 2013, 11(2):107-110.

劉洪雙 (1977― )，男，漢族，從事地圖測(cè)繪程序研發(fā)工作。E-mail:37735159@qq.com