【WebGis开发 - Cesium】三维可视化项目教程---图层管理基础
引言本教程主要是围绕Cesium这一开源三维框架开展的可视化项目教程。总结一下相干从业经验，如果有什么疑问或更好的见解，接待批评、私聊探讨，共同进步。教程依托于vue3前端框架，参考初始化内容：【WebGis开发 - Cesium】三维可视化项目教程—初始化场景
本篇主要讨论如何管理二三维图层，仅以wmts和3dtiles做图层管理示例。我会在接下来的教程里专门针对其他各类图层加载方式做详细介绍。
二三维图层管理是三维可视化项目里紧张的组成部分，通过树结构管理图层，根据模块计划加载对应二三维数据。
先看效果：
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/8fc8f5de13f746739b9537279dbd7ebc.gif
一、功能计划
1. 主体功能
[*]计划图层数据结构，使用任意树形结构插件或是自行开发图层树。
[*]编写图层分类加载、卸载方法，袒露统一接口，共同图层数据进行图层操作。
[*]存储数据至全局状态，方便管理。
2. 细节题目
图层数据大抵上可以分为二维图层和三维图层
在三维引擎中针对这两者的表达方式有所差别
[*]二维图层没有高度，按照加载先后次序重叠在一起。如果内容存在遮挡，则只显示末了加载的图层。（好比一摞画册）
[*]三维图层具备高度，没有加载先后次序重叠遮挡一说，只会根据三维模子的实际物理尺寸决定遮挡关系。
[*]所以在开发图层树的时候，要注意区分二三维图层。
二、代码实现
1. 树形控件
树形控件采用 element-plus 组件库的 tree 组件。细节查阅：Tree 树形控件
几个必要注意的点：
[*]根据需求设置 check-on-click-node ，我希望不论点击选择框或是点击树节点内容，都可以触发选中节点。
[*]根据需求设置 :expand-on-click-node="false" ，我不希望在点击包含有子节点的节点时，一边加载子节点图层内容，一边把树折叠起来。或是反过来卸载子节点图层内容，同时把树伸睁开。
[*]点击事件我选择 check-change ，只有这一个点击事件返回的数据符合我的需求。根据差别的计划理念，可以查阅组件库文档，选择适合本身项目的点选事件。
[*]图层管理核心在图层加载、卸载和全局数据管理，图层树可以根据本身喜好选择任意UI框架的树形结构，或是自行开发。满意展示树形图层以及选中、取消功能即可。
html部分
<div class="layerManager">
<div>图层管理</div>
<el-tree
:data="dataSource"
show-checkbox
node-key="id"
default-expand-all
check-on-click-node
@check-change="checkChange"
:expand-on-click-node="false"
>
</el-tree>
</div>
数据部分
二维数据使用天地图影像、矢量、注记三种。三维数据使用本地3dtiles数据（有在线数据替换一下）。
天地图wmts图层引用示例可以参考：天地图服务 ，在页面最下方有请求示例。
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/f764cef2063d4a25a104864ba94e47c5.png
树节点数据主要包含几个内容
[*]只有叶子节点存在url属性，实际控制图层的加载、卸载。其父级节点只作为文件夹管理功能，不实际控制图层。
[*]type属性，表面当前图层属于哪种类型，根据类型分类后，调用指定方法加载、卸载图层。
[*]id属性，值必须唯一。用于检索全局状态中存储的图层紧张信息。
[*]label属性，图层树显示名称。
const dataSource = ref([
{
id: "1",
label: "二维地图",
children: [
{
id: "1-1",
label: "天地图影像",
type: "wmts",
url: "https://t0.tianditu.gov.cn/img_w/wmts?service=wmts&request=GetTile&version=1.0.0&LAYER=img&tileMatrixSet=w&TileMatrix={TileMatrix}&TileRow={TileRow}&TileCol={TileCol}&style=default&format=tiles&tk=你申请的天地图key",
},
{
id: "1-2",
label: "天地图矢量",
type: "wmts",
url: "https://t0.tianditu.gov.cn/vec_w/wmts?service=wmts&request=GetTile&version=1.0.0&LAYER=vec&tileMatrixSet=w&TileMatrix={TileMatrix}&TileRow={TileRow}&TileCol={TileCol}&style=default&format=tiles&tk=你申请的天地图key",
},
{
id: "1-3",
label: "天地图矢量注记",
type: "wmts",
url: "https://t0.tianditu.gov.cn/cva_w/wmts?service=wmts&request=GetTile&version=1.0.0&LAYER=cva&tileMatrixSet=w&TileMatrix={TileMatrix}&TileRow={TileRow}&TileCol={TileCol}&style=default&format=tiles&tk=你申请的天地图key",
},
],
},
{
id: "2",
label: "三维地图",
children: [
{
id: "2-1",
label: "测试3dtiles模型",
type: "3dtiles",
// 我这里准备一份本地3dtiles数据在 `public/3dtiles/` 目录下
url: "/3dtiles/test/tileset.json",
},
],
},
]);
2. 全局状态预备
使用 pinia 来管理全局状态
pinia的安装引入操作不外多赘述，自行查阅。
在 src/stores/ 目录下创建文件 layer.js
根据cesium提供的加载图层方法，可以发现
[*]常规二维图层都是以 imageryLayers 形式存储在全局变量 viewer 的 imageryLayers 属性中。
[*]3dtiles图层是以 primitive 形式存储在 viewer.scene 的 primitives 属性中。
所以我们创建两个全局状态数组 imageryLayers 和 primitiveLayers ，分别存储二维图层和三维图层。同时对应创建添加和查询两个action方法，用于保存和查询图层的紧张信息（不必要把所有信息都存起来，只要存储特性值可以确保能在viewer中查询到对应图层即可）
import { defineStore } from "pinia";
export const useLayerStore = defineStore("LayerStore", {
state: () => ({ imageryLayers: [], primitiveLayers: [] }),
actions: {
addImageryLayer(data) {
this.imageryLayers.push(data);
},
getImageryLayer(id) {
return this.imageryLayers.find((item) => item.id === id);
},
addPrimitiveLayer(data) {
this.primitiveLayers.push(data);
},
getPrimitiveLayer(id) {
return this.primitiveLayers.find((item) => item.id === id);
},
},
});
3. 创建图层控制方法
出于功能的可复用性思量，将图层管理的方法封装为hooks函数
主要包含几个内容：
[*]编写各类图层的加载和卸载方法。
[*]集成加载和卸载的入口方法，对外袒露行为统一。
[*]提供hooks函数的可拓展性。
3.1 加载、卸载方法编写
这里不深究对应图层加载api的使用方法，我会在之后的文章里详细介绍各图层加载方法的api使用方法以及常用属性填写。
描述一下我的编写逻辑：
[*]加载方法
[*]先通过树节点 id 到全局状态中查询图层信息是否已经存在。
[*]如果已经加载过了，就通过保存的特殊标识查询到对应图层数据，将 show 属性改写为 true 即可。
[*]如果没有加载过，则调用对应api加载图层，加载完成后返回对应图层数据。
[*]创建图层特殊标识，用于查询到指定图层，将特殊标识添加到返回图层数据的自定义属性中，我这里设置的是layerId，确保标识值唯一。
[*]将 layerId 以及树节点信息保存至全局状态中。
[*]卸载方法
[*]先通过树节点 id 到全局状态中查询图层信息是否已经存在。
[*]如果存在，就通过保存的特殊标识查询到对应图层数据，将 show 属性改写为 false 即可。
[*]不存在则不进行操作。
import { useLayerStore } from "@/stores/layer.js";
import { GenerateId } from "@/utils/cesium/common.js";
const layerStore = useLayerStore();
/**
* @description: 添加wmts图层
* @param {*} data
* @return {*}
*/
const addWmtsLayer = (data) => {
// 先查询是否已经加载图层
const layerData = layerStore.getImageryLayer(data.id);
// 存在图层数据直接显示图层, 并返回
if (layerData) {
const layer = viewer.imageryLayers._layers.find(
(item) => item.layerId === layerData.layerId
);
layer.show = true;
layerData.show = true;
return;
}
// 不存在图层数据则重新加载图层
const imageMap = new Cesium.WebMapTileServiceImageryProvider({
url: data.url
});
// 添加图层
const layer = viewer.imageryLayers.addImageryProvider(imageMap);
// 添加图层标识
layer.layerId = GenerateId(18);
// 向全局状态输入图层数据
layerStore.addImageryLayer({ ...data, show: true, layerId: layer.layerId });
};
/**
* @description: 移除wmts图层
* @param {*} data
* @return {*}
*/
const removeWmtsLayer = (data) => {
const layerData = layerStore.getImageryLayer(data.id);
if (layerData) {
//获取图层数据并设置显示为false
const layer = viewer.imageryLayers._layers.find(
(item) => item.layerId === layerData.layerId
);
layer.show = false;
layerData.show = false;
}
};
/**
* @description: 添加3dtiles图层
* @param {*} data
* @return {*}
*/
const add3dtilesLayer = async (data) => {
// 先查询是否已经加载图层
const layerData = layerStore.getPrimitiveLayer(data.id);
// 存在图层数据直接显示图层, 并返回
if (layerData) {
const layer = viewer.scene.primitives._primitives.find(
(item) => item.layerId === layerData.layerId
);
layer.show = true;
layerData.show = true;
return;
}
const tileset = await Cesium.Cesium3DTileset.fromUrl(data.url);
// 添加图层标识
tileset.layerId = GenerateId(18);
viewer.scene.primitives.add(tileset);
// 向全局状态输入图层数据
layerStore.addPrimitiveLayer({
...data,
show: true,
layerId: tileset.layerId,
});
viewer.flyTo(tileset);
};
/**
* @description: 移除3dtiles图层
* @param {*} data
* @return {*}
*/
const remove3dtilesLayer = (data) => {
const layerData = layerStore.getPrimitiveLayer(data.id);
if (layerData) {
const layer = viewer.scene.primitives._primitives.find(
(item) => item.layerId === layerData.layerId
);
layer.show = false;
layerData.show = false;
}
};
3.2 统一对外袒露入口
继承在3.1编写的hooks函数内添加子方法及变量。
将差别类型的方法按照加载和卸载分为两类，以图层种别和方法作为 键值对 存储起来。
编写统一加载、卸载入口，通过图层种别去选择指定方法对图层进行加载和卸载操作。
/**
* @description: 添加图层方法map，用于存储不同图层加载方法
* @return {*}
*/
const addLayerFunctions = {
"wmts": addWmtsLayer,
"3dtiles": add3dtilesLayer,
// 其他类型对应的类别和方法
// ...
};
/**
* @description: 移除图层方法map，用于存储不同图层卸载方法
* @return {*}
*/
const removeLayerFunctions = {
"wmts": removeWmtsLayer,
"3dtiles": remove3dtilesLayer,
// 其他类型对应的类别和方法
// ...
};
/**
* @description: 添加图层入口函数，根据图层类型，分配对应加载函数
* @param {*} data
* @return {*}
*/
const addLayer = (data) => {
return addLayerFunctions(data);
};
/**
* @description: 移除图层入口函数，根据图层类型，分配对应卸载函数
* @param {*} data
* @return {*}
*/
const removeLayer = (data) => {
return removeLayerFunctions(data);
};
3.3 提供图层种别的可拓展性
继承在3.1编写的hooks函数内添加子方法及变量。
提供查询和注入两个方法
[*]通过查询方法获取已经支持的图层种别。
[*]通过注入方法，可以自定义种别和加载、卸载方法，将自定义内容按照统一格式注入 addLayerFunctions 和 removeLayerFunctions
这样做的好处是包管了hooks函数的封闭性同时可拓展，遵照了封装函数的开闭原则。
/**
* @description: 获取已有的图层加载类型
* @return {*}
*/
const getAvialableLayerTypes = () => {
return Object.keys(addLayerFunctions);
};
/**
* @description: 手动添加特殊图层加载、卸载方法以及图层类别
* @param {*} type
* @param {*} addFunc
* @param {*} removeFunc
* @return {*}
*/
const addLayerType = (type, addFunc, removeFunc) => {
if (addLayerFunctions) {
console.warn("图层方法已存在: " + type);
return;
}
addLayerFunctions = addFunc;
removeLayerFunctions = removeFunc;
};
3.1 完备代码
import { useLayerStore } from "@/stores/layer.js";import { GenerateId } from "@/utils/cesium/common.js";export const useLayerManager = () => {const layerStore = useLayerStore();/** * @description: 添加wmts图层 * @param {*} data * @return {*} */const addWmtsLayer = (data) => { // 先查询是否已经加载图层 const layerData = layerStore.getImageryLayer(data.id); // 存在图层数据直接显示图层, 并返回 if (layerData) { const layer = viewer.imageryLayers._layers.find( (item) => item.layerId === layerData.layerId ); layer.show = true; layerData.show = true; return; } // 不存在图层数据则重新加载图层 const imageMap = new Cesium.WebMapTileServiceImageryProvider({ url: data.url }); // 添加图层 const layer = viewer.imageryLayers.addImageryProvider(imageMap); layer.layerId = GenerateId(18); // 向全局状态输入图层数据 layerStore.addImageryLayer({ ...data, show: true, layerId: layer.layerId });};/** * @description: 移除wmts图层 * @param {*} data * @return {*} */const removeWmtsLayer = (data) => { const layerData = layerStore.getImageryLayer(data.id); if (layerData) { //获取图层数据并设置显示为false const layer = viewer.imageryLayers._layers.find( (item) => item.layerId === layerData.layerId ); layer.show = false; layerData.show = false; }};/** * @description: 添加3dtiles图层 * @param {*} data * @return {*} */const add3dtilesLayer = async (data) => { // 先查询是否已经加载图层 const layerData = layerStore.getPrimitiveLayer(data.id); // 存在图层数据直接显示图层, 并返回 if (layerData) { //获取图层数据并设置显示为false const layer = viewer.scene.primitives._primitives.find( (item) => item.layerId === layerData.layerId ); layer.show = true; layerData.show = true; return; } const tileset = await Cesium.Cesium3DTileset.fromUrl(data.url); // 添加标识 tileset.layerId = GenerateId(18); viewer.scene.primitives.add(tileset); // 向全局状态输入图层数据 layerStore.addPrimitiveLayer({ ...data, show: true, layerId: tileset.layerId, }); viewer.flyTo(tileset);};/** * @description: 移除3dtiles图层 * @param {*} data * @return {*} */const remove3dtilesLayer = (data) => { const layerData = layerStore.getPrimitiveLayer(data.id); if (layerData) { const layer = viewer.scene.primitives._primitives.find( (item) => item.layerId === layerData.layerId ); layer.show = false; layerData.show = false; }};/** * @description: 添加图层方法map，用于存储差别图层加载方法 * @return {*} */const addLayerFunctions = { "wmts": addWmtsLayer, "3dtiles": add3dtilesLayer,};/** * @description: 移除图层方法map，用于存储差别图层卸载方法 * @return {*} */const removeLayerFunctions = { "wmts": removeWmtsLayer, "3dtiles": remove3dtilesLayer,};/** * @description: 添加图层入口函数，根据图层类型，分配对应加载函数 * @param {*} data * @return {*} */const addLayer = (data) => { return addLayerFunctions(data);};/** * @description: 移除图层入口函数，根据图层类型，分配对应卸载函数 * @param {*} data * @return {*} */const removeLayer = (data) => { return removeLayerFunctions(data);};/**
* @description: 获取已有的图层加载类型
* @return {*}
*/
const getAvialableLayerTypes = () => {
return Object.keys(addLayerFunctions);
};
/**
* @description: 手动添加特殊图层加载、卸载方法以及图层类别
* @param {*} type
* @param {*} addFunc
* @param {*} removeFunc
* @return {*}
*/
const addLayerType = (type, addFunc, removeFunc) => {
if (addLayerFunctions) {
console.warn("图层方法已存在: " + type);
return;
}
addLayerFunctions = addFunc;
removeLayerFunctions = removeFunc;
};
return { addLayer, removeLayer, getAvialableLayerTypes, addLayerType,};}; 4. hooks函数使用方法
<template>
<div id="mapContainer">
<div class="layermanager">
<div>图层管理</div>
<el-tree
:data="dataSource"
show-checkbox
node-key="id"
default-expand-all
check-on-click-node
@check-change="checkChange"
:expand-on-click-node="false"
>
</el-tree>
</div>
</div>
</template>
<script setup>
import { ref, onMounted } from "vue";
import { initCesiumMap } from "@/utils/cesium/index.js";
import { useLayerManager } from "@/hooks/useLayerManager.js";
const dataSource = ref([
{
id: "1",
label: "二维地图",
children: [
{
id: "1-1",
label: "天地图影像",
type: "wmts",
url: "https://t0.tianditu.gov.cn/img_w/wmts?service=wmts&request=GetTile&version=1.0.0&LAYER=img&tileMatrixSet=w&TileMatrix={TileMatrix}&TileRow={TileRow}&TileCol={TileCol}&style=default&format=tiles&tk=你申请的key",
},
{
id: "1-2",
label: "天地图矢量",
type: "wmts",
url: "https://t0.tianditu.gov.cn/vec_w/wmts?service=wmts&request=GetTile&version=1.0.0&LAYER=vec&tileMatrixSet=w&TileMatrix={TileMatrix}&TileRow={TileRow}&TileCol={TileCol}&style=default&format=tiles&tk=你申请的key",
},
{
id: "1-3",
label: "天地图矢量注记",
type: "wmts",
url: "https://t0.tianditu.gov.cn/cva_w/wmts?service=wmts&request=GetTile&version=1.0.0&LAYER=cva&tileMatrixSet=w&TileMatrix={TileMatrix}&TileRow={TileRow}&TileCol={TileCol}&style=default&format=tiles&tk=你申请的key",
},
],
},
{
id: "2",
label: "三维地图",
children: [
{
id: "2-1",
label: "测试3dtiles模型",
type: "3dtiles",
url: "/3dtiles/test/tileset.json",
},
],
},
]);
const { addLayer, removeLayer} = useLayerManager();
onMounted(() => {
initCesiumMap();
});
const checkChange = (data, isCheck) => {
// 判断是否为叶子节点
if (data?.children && data?.children?.length > 0) {
console.log("非子叶节点");
return;
} else {
if (isCheck) {
addLayer(data);
} else {
removeLayer(data);
}
}
};
</script>
三、总结
至此图层管理的基础实现脉络已经梳理完毕，但是这些还远远不够，我们仍需关心以下几个题目：
[*]二维图层的相互遮挡题目，必要拓展图层调换次序功能。
[*]图层叠加使用场景，必要拓展图层透明度调解功能。
[*]当前场景下图层保存功能，用于场景切换时，关闭及初始化图层树。
[*]拓展其他紧张图层类型的加载卸载方式。
[*]其他。
所以说一个完备的模块是亿点点优化而来的。由于篇幅题目，遗留的几个题目我将会在之后的文章中逐步闭环。
再接再厉~
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