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Cesium影像纠偏：高德地图加载与坐标系纠偏技巧

article 2024/9/24 10:50:48

Cesium中UrlTemplateImageryProvider的扩展

前言

在Cesium中，UrlTemplateImageryProvider是一个用于加载网络上的图像服务的类。它可以用来加载WMTS（Web Map Tile Service）或TMS（Tile Map Service）等瓦片服务，也可以用来加载一般的图片URL。

使用UrlTemplateImageryProvider的示例代码

// 创建一个UrlTemplateImageryProvider实例，用于加载在线的地图服务
var provider = new Cesium.UrlTemplateImageryProvider({
    // 图片的URL模板，其中{z},{x},{y}会被相应的瓦片级别、列和行索引替换
    url: 'https://your.tile.service/tiles/{z}/{x}/{y}.png', 
    // 瓦片服务的范围和分辨率设置
    tilingScheme: new Cesium.WebMercatorTilingScheme(),
    // 瓦片服务的最小和最大级别
    minimumLevel: 0,
    maximumLevel: 18,
    // 用于缓存的瓦片名称的前缀
    credit: new Cesium.Credit('Your Tile Service provider '),
    // 用于处理网络请求的可选对象
    proxy: new Cesium.DefaultProxy('/your/proxy/server')
});
// 将创建的provider添加到Cesium的Viewer中
viewer.imagery.addImageryProvider(provider);

在这个例子中，我们创建了一个UrlTemplateImageryProvider的实例，并指定了用于获取瓦片的URL模板。tilingScheme属性定义了瓦片方案，minimumLevel和maximumLevel定义了瓦片的最小和最大级别。credit属性用于表示提供数据的组织或个人。如果服务器需要跨域访问，则可以使用proxy属性来设置代理服务器。

最后，我们将这个提供者添加到Cesium的Viewer中，这样就可以在Cesium的三维地图中看到我们加载的在线地图服务了。

高德地图

前文了解到，UrlTemplateImageryProvider通过制定url的format模板，方便用户实现自己的Provider，比如国内的高德，百度，腾讯等影像服务，url都是一个固定的规范。例如引入高德地图的代码如下：

var provider = new Cesium.UrlTemplateImageryProvider({
    url: 'https://webst02.is.autonavi.com/appmaptile?style=6&x={x}&y={y}&z={z}',
    tilingScheme: new Cesium.WebMercatorTilingScheme(),
    minimumLevel: 4,
    maximumLevel: 18,
});
viewer.imagery.addImageryProvider(provider);

但是高德地图采用中国国家测绘局制订的地理信息系统的坐标系GCJ02，即火星坐标系，它是在WGS84坐标系的基础上进行一次加密。因此Cesium在加载高德地图服务底图时，会存在偏差和纠偏的问题。

WebMercatorTilingScheme类，是Cesium自带的EPSG:3857切片方案，因为高德的加密偏移问题，需要基于该类进行扩展，自定义高德纠偏切片方案。

import CoordTransform from '@src/assets/calculate/CoordTransform'

class AmapMercatorTilingScheme extends Cesium.WebMercatorTilingScheme {
    constructor(options) {
        super(options)
        let projection = new Cesium.WebMercatorProjection()
        this._projection.project = function(cartographic, result) {
            result = CoordTransform.WGS84ToGCJ02(
                Cesium.Math.toDegrees(cartographic.longitude),
                Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude)
            )
            result = projection.project(
                new Cesium.Cartographic(
                    Cesium.Math.toRadians(result[0]),
                    Cesium.Math.toRadians(result[1])
                )
            )
            return new Cesium.Cartesian2(result.x, result.y)
        }
        this._projection.unproject = function(cartesian, result) {
            let cartographic = projection.unproject(cartesian)
            result = CoordTransform.GCJ02ToWGS84(
                Cesium.Math.toDegrees(cartographic.longitude),
                Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude)
            )
            return new Cesium.Cartographic(
                Cesium.Math.toRadians(result[0]),
                Cesium.Math.toRadians(result[1])
            )
        }
    }
}

export default AmapMercatorTilingScheme

其中CoordTransform类是WGS84与GCJ02的互相转换计算类，此方法原理不再解释，网上都有文章解释。

至此，将扩展类AmapMercatorTilingScheme引用到tilingScheme属性中，就可实现高德地图加载过程中的自动纠偏。

自定义影像

根据上文的高德地图的纠偏方式，可以举一反三出，当我们自己部署局部影像地图时，若出现了偏差，都可以在WebMercatorTilingScheme类的扩展下，手动设置纠偏的坐标计算函数，再赋予给tilingScheme属性。

import CoordTransform from '@src/assets/calculate/CoordTransform'

class CustomMercatorTilingScheme extends Cesium.WebMercatorTilingScheme {
    constructor(options) {
        super(options)
        let projection = new Cesium.WebMercatorProjection()
        this._projection.project = function(cartographic, result) {
            // LinearTransform为自定义的线性纠偏坐标的函数
            result = CoordTransform.linearTransform(
                Cesium.Math.toDegrees(cartographic.longitude),
                Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude),
                options.fromPoint,
                options.toPoint
            )
            result = projection.project(
                new Cesium.Cartographic(
                    Cesium.Math.toRadians(result[0]),
                    Cesium.Math.toRadians(result[1])
                )
            )
            return new Cesium.Cartesian2(result.x, result.y)
        }
        this._projection.unproject = function(cartesian, result) {
            let cartographic = projection.unproject(cartesian)
            // LinearTransform为自定义的反线性纠偏坐标的函数
            result = CoordTransform.linearTransformReverse(
                Cesium.Math.toDegrees(cartographic.longitude),
                Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude),
                options.fromPoint,
                options.toPoint
            )
            return new Cesium.Cartographic(
                Cesium.Math.toRadians(result[0]),
                Cesium.Math.toRadians(result[1])
            )
        }
    }
}

export default CustomMercatorTilingScheme

将WebMercatorTilingScheme的扩展类赋予给tilingScheme属性，代码如下：

import CustomMercatorTilingScheme from './CustomMercatorTilingScheme'

class CustomImageryProvider extends Cesium.UrlTemplateImageryProvider {
    constructor(options = {}) {
        if (options.schemeOptions) {
            options['tilingScheme'] = new CustomMercatorTilingScheme(options.schemeOptions)
        }
        super(options)
    }
}
export default CustomImageryProvider

// 最后，在Viewer中创建一个实例Provider对象并添加。
const imageryProvider = new Cesium.CustomImageryProvider({
    url: mapUrl,
    minimumLevel: minLevel,
    maximumLevel: maxLevel,
    schemeOptions: {
        toPoint: { lng: 108.17547739, lat: 22.60060366 },
        fromPoint: { lng: 108.17554578, lat: 22.60056109 }
    }
});
let layer = viewer.imageryLayers.addImageryProvider(imageryProvider);