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【GIS开发小课堂】高德地图+Three.js实现飞线、运动边界和炫酷标牌

article 2024/11/13 9:07:29

前言

地图经常使用标牌来标注地点位置，是时候来点炫酷的效果了！用高德地图+Three.js，带你实现飞线、运动边界和炫酷标牌。

实现思路

一、高德地图+Three.js

可以参考官方示例 高德地图-自定义图层-GLCustomLayer 结合 THREE

初始化高德3D地图

 this.map = new AMap.Map(this.container, {      //缩放范围      zooms: [2, 20],      zoom: 4.5,      //倾斜角度      pitch: 0,      //隐藏标签      showLabel: false,      //3D地图模式      viewMode: '3D',      //初始化地图中心点      center: this.center,      //暗色风格      mapStyle: 'amap://styles/dark'    });

自定义高德地图经纬度转px工具，即墨卡托投影坐标转换

   // 数据转换工具    this.customCoords = this.map.customCoords;    //设置坐标转换中心    this.customCoords.setCenter(this.center);

高德地图添加WebGL自定义图层，初始化Three.js配置

 // 创建 GL 图层    var gllayer = new AMap.GLCustomLayer({      //zIndex: 10,      // 初始化的操作，创建图层过程中执行一次。      init: (gl) => {        //初始化Three相机        this.camera = new THREE.PerspectiveCamera(          60,          this.container.offsetWidth / this.container.offsetHeight,          1,          1 << 30        );        //初始化Three渲染器        this.renderer = new THREE.WebGLRenderer({          context: gl // 地图的 gl 上下文        });        this.renderer.setPixelRatio(window.devicePixelRatio);        // 自动清空画布这里必须设置为 false，否则地图底图将无法显示        this.renderer.autoClear = false;        //初始化场景        this.scene = new THREE.Scene();          this.createChart();      },      render: () => {        // 这里必须执行！！重新设置 three 的 gl 上下文状态。        this.renderer.resetState();        //设置坐标转换中心        this.customCoords.setCenter(this.center);        var { near, far, fov, up, lookAt, position } = this.customCoords.getCameraParams();
        // 这里的顺序不能颠倒，否则可能会出现绘制卡顿的效果。        this.camera.near = near;        this.camera.far = far;        this.camera.fov = fov;        this.camera.position.set(...position);        this.camera.up.set(...up);        this.camera.lookAt(...lookAt);        this.camera.updateProjectionMatrix();        //渲染器渲染场景        this.renderer.render(this.scene, this.camera);        // 这里必须执行！！重新设置 three 的 gl 上下文状态。        this.renderer.resetState();      }    });    this.map.add(gllayer);

二、绘制运动边界

行政区边界可以通过地理小工具获取。

https://datav.aliyun.com/portal/school/atlas/area_selector

高德地图折线polyline经常使用，但是让折线运动起来，你可能很少其实只需要添加几行代码就能实现。

实现逻辑：添加边界折线，然后截取折线的一段，让它跟着时间往后移动，即开始索引递增，截取相同折线，即可让折线运动起来。

 //绘制中国大陆运动边界        createChinaLine() {          return new Promise((resolve) => {            fetch('https://geo.datav.aliyun.com/areas_v3/bound/100000.json')              .then((res) => res.json())              .then((res) => {                let path = res.features[0].geometry.coordinates[0][0];                //截取10%的线段                let len = Math.floor(path.length * 0.1);                //边界折线                let polyline = new AMap.Polyline({                  path: path,                  strokeWeight: 4,                  strokeColor: 'white',                  lineJoin: 'round',                  strokeOpacity: 1                });                this.map.add(polyline);                //利用Tween创建动画                new TWEEN.Tween({ start: 0 })                  .to({ start: path.length }, 3000)                  //无限循环动画                  .repeat(Infinity)                  .onUpdate((obj) => {                    if (obj.start + len < path.length) {                      polyline.setPath(path.slice(obj.start, obj.start + len));                    } else {                      const c = path.length - obj.start;                      //头尾相接时截取尾部+头部各一段                      polyline.setPath(                        [].concat(path.slice(obj.start, path.length), path.slice(0, len - c))                      );                    }                  })                  .start();                resolve();              });          });        }        //Tween动画         animateAction() {          if (TWEEN.getAll().length) {            TWEEN.update();          }          }

运动边界实现简单，但效果一级棒！并且2D和3D地图都能用，优秀！

三、绘制升起山峰

在对应的坐标点上升起一座尖尖的山峰，这里使用Plane平面实现。

顶点着色器

precision mediump float;uniform float uTime;uniform float uHeight;varying float vD;float PI = acos(-1.0);vec2 center = vec2(0.5);void main(void) {//离中线的距离    float d = length(uv - center) * 2.0;    //沿中心点往外减少    vD = pow(1.0 - d, 3.0);    //山峰高度，随着uTime变化    float h = vD * uHeight * uTime;    vec3 pos = vec3(position.x * 0.5, position.y * 0.5, h);      gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(pos, 1.0);}

片元着色器

precision mediump float;uniform vec3 uColor;varying float vD;void main(void) {    if(vD < 0.01)//透明度太小则不渲染颜色        discard;    else//透明度随着距离中心点的变化        gl_FragColor = vec4(uColor, vD * 2.0);}

添加shaderMaterial的平面

 const material = new THREE.ShaderMaterial({            uniforms: {            //随时间变化              uTime: { value: 0 },              //高度              uHeight: { value: this.size },              //颜色              uColor: { value: new THREE.Color(data.color) }            },            //开启透明度            transparent: true,            vertexShader: ``,            fragmentShader: ``          });          this.material = material;           //平面形状，方便复用          if (!this.ageometry) {                   //平面的面数一定要足够才能形成山峰            const geometry = new THREE.PlaneGeometry(this.size, this.size, 500, 500);            this.ageometry = geometry;          }          const plane = new THREE.Mesh(this.ageometry, material);          //转换经纬度作为px          const d = this.customCoords.lngLatToCoord(data.pos);          plane.position.set(d[0], d[1], 0);          this.scene.add(plane);

注意：

1、平面的面数一定要足够才能形成山峰。
2、平面的大小和高度要足够大，在中国地图上才能看到，这里的this.size=500000，500k。在小的地图范围内，大小也要对应缩小。
3、高德地图坐标与three.js的坐标有些许不同，经纬度lng,lat对应xy，而高度对应z坐标。

其中提到的高度数据为虚拟数据。

添加山峰升起动画

 addAnimate(start, end, time, update) {          return new Promise((resolve) => {            const tween = new TWEEN.Tween(start)              .to(end, time)              .onUpdate(update)              .easing(TWEEN.Easing.Quadratic.In)              .onComplete(() => {                resolve(tween);              })              .start();          });        }
        const tw = await this.addAnimate({ time: 0 }, { time: 1 }, 1000, (obj) => {              this.material.uniforms.uTime.value = obj.time;            });         //播放完删除动画            TWEEN.remove(tw);

四、绘制浮动四棱锥

//转换经纬度坐标 const d = this.customCoords.lngLatToCoord(data.pos);           const r = this.size * 0.1;          //四棱锥图形，方便复用          if (!this.cgeometry) {            const geometry = new THREE.ConeGeometry(r, r * 2, 4, 1);            this.cgeometry = geometry;          }
          const material = new THREE.MeshLambertMaterial({ color: new THREE.Color(data.color) });          //创建四棱锥网格          const cone = new THREE.Mesh(this.cgeometry, material);          //旋转90度，让四棱锥倒立          cone.rotateX(-Math.PI * 0.5);          //设置位置          cone.position.set(d[0], d[1], this.size * 1.1);
          this.scene.add(cone);          //收集四棱锥          this.cones.push({ obj: cone, step: this.speed });

设置垂直高度坐标，让四棱锥上下浮动：遇到最大或最小高度时改变速度speed方向。

 animateAction() {                    if (this.cones.length) {            this.cones.forEach((c) => {            //高低浮动              if (c.obj.position.z >= this.maxHeight) {//最大高度                c.step = -this.speed;              } else if (c.obj.position.z <= this.minHeight) {//最小高度                c.step = this.speed;              }
              c.obj.position.z += c.step;            });          }        }

五、绘制文本标牌

原本尝试用Marker的自定义内容content来实现html标签的，但文档上说Marker高度属性height只有在2.1版本生效，但目前只有2.0版本，暂时无法使用高度属性。

通过咨询高德地图官方，官方推荐用Loca数据可视化里面的ZMarkerLayer。

以下代码来源于 高德地图-Loca API标牌点-某片区房价信息

https://lbs.amap.com/demo/loca-v2/demos/zmarker/house-price

      var triangleZMarker = new Loca.ZMarkerLayer({          loca: loca,          zIndex: 119,          depth: false,      });      triangleZMarker.setSource(geo);//设置数据集      triangleZMarker.setStyle({          content: (i, feat) => {//html自定义内容              return (                  '<div style="width: 120px; height: 120px; background: url(https://a.amap.com/Loca/static/loca-v2/demos/images/triangle_'                  + (feat.properties.price < 60000 ? 'blue' : 'yellow')                  + '.png);"></div>'              );          },          unit: 'meter',          rotation: 0,          alwaysFront: true,          size: [60, 60],          altitude: 15,//高度      });      triangleZMarker.addAnimate({//动画          key: 'altitude',          value: [0, 1],          random: true,          transform: 1000,          delay: 2000,          yoyo: true,          repeat: 999999,      });

ZMarker添加整一个图层Layer生成一批Marker，官方的示例很漂亮。因为我想控制一个个的Marker，故改用Three.js的CSS2DRender来实现。

在GLCustomLayer的init中添加初始化CSS2DRender

 let labelRenderer = new CSS2DRenderer();        labelRenderer.setSize(container.offsetWidth, container.offsetHeight);        labelRenderer.domElement.style.position = 'absolute';        labelRenderer.domElement.style.top = '0px';        //不妨碍界面上点击冲突        labelRenderer.domElement.style.pointerEvents = 'none';        this.container.appendChild(labelRenderer.domElement);        this.labelRenderer = labelRenderer;

在GLCustomLayer的init中添加CSS2DRender渲染

this.labelRenderer.render(this.scene, this.camera);

添加Label标牌

 addLabel(dom, pos) {   //label的dom可以触发事件  dom.style.pointerEvents = 'auto';    const label = new CSS2DObject(dom);    label.position.set(...pos);    this.scene.add(label);    return label;  }
addALabel(data) {          const div = document.createElement('div');          div.innerHTML = `<div class="tip-box" style="background:${data.bg};--base-color:${data.color}"><span class="circle" ></span><span class="text">${data.name}</span></div>`;          //坐标转换          const d = this.customCoords.lngLatToCoord(data.pos);          const label = this.addLabel(div, [d[0], d[1], this.size * 1.5]);          }

标牌动画和样式直接用css

//变大弹出@keyframes big {        0% {          transform: scale(0);        }        100% {          transform: scale(1);        }      }      //闪烁      @keyframes flash {        0% {          opacity: 0.3;        }        100% {          opacity: 1;        }      }
      .tip-box {        --base-color: dodgerblue;        border: solid 1px var(--base-color);        background-color: rgba(30, 144, 255, 0.3);        color: white;        white-space: nowrap;        padding-left: 8px;        padding-right: 16px;        height: 32px;        animation: big 1s ease-in;        border-radius: 16px;        display: flex;        align-items: center;        box-shadow: 0 0 8px var(--base-color);      }      .tip-box .circle {        background-color: var(--base-color);        height: 16px;        width: 16px;        border-radius: 50%;        animation: flash 0.5s ease-in alternate infinite;      }      .tip-box .text {        margin: 0 8px;      }

注意：

DOM对象上如果有动画css请在外部包裹一层，避免css样式冲突，导致动画失效。

六、绘制飞线

飞线由管道形状绘制，通过着色器来改成头大尾小的形状。

顶点着色器

float PI = acos(-1.0);varying float vT;varying float vS;uniform float uTime;uniform float uSize;uniform float uLen;void main(void) {    //取模循环    float d = mod(uv.x - uTime, 1.0);    //截取uLen长度    vS = smoothstep(0.0, uLen, d);    //不在范围内不渲染    if(vS < 0.01 || d > uLen)        return;    //头大尾小的飞线坐标点    vec3 pos = position + normal * sin(PI * 0.5 * (vS - 0.6)) * uSize;    gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(pos, 1.0);}

片元着色器

varying float vS; uniform vec3 uColor; void main(void) {//透明度随着飞线头尾变小    gl_FragColor = vec4(uColor, vS);}

添加管道飞线，用贝塞尔曲线形成弯曲

addLine(posList, color) {//经纬度坐标点统一转换          const d = this.customCoords.lngLatsToCoords(posList);          //贝塞尔曲线形成弯曲          const curve = new THREE.QuadraticBezierCurve3(            new THREE.Vector3(d[0][0], d[0][1], 0),            //取中间点            new THREE.Vector3((d[0][0] + d[1][0]) * 0.5, (d[0][1] + d[1][1]) * 0.5, this.size),            new THREE.Vector3(d[1][0], d[1][1], 0)          );          const geometry = new THREE.TubeGeometry(curve, 32, 10000, 8, false);          const material = new THREE.ShaderMaterial({            uniforms: {            //随时间变化              uTime: { value: 0.0 },              //飞线长度              uLen: { value: 0.6 },              //飞线宽度              uSize: { value: 10000 },              //飞线颜色              uColor: { value: new THREE.Color(color) }            },            //开启透明度            transparent: true,
            vertexShader: ``,            fragmentShader: ``          });
          const line = new THREE.Mesh(geometry, material);          this.scene.add(line);        }

添加飞线动画，让飞线动起来

  new TWEEN.Tween({ time: 0 })            .to({ time: 1.0 }, 1000)            //重复动画            .repeat(Infinity)            .onUpdate((obj) => {              material.uniforms.uTime.value = obj.time;            })            .start();

七、动画连续起来

最终效果：地图绘制运动边界，镜头放大倾斜，对应地点长出尖尖的“山峰”，然后弹出一个上下浮动四棱锥和文本标牌，随即生出一条飞线，镜头跟随，跳到下一个景点，再次弹出四棱锥和文本标牌，重复，走过所有地点后，定格到最终视角。

//运动边界线          await this.createChinaLine();          //绘制山峰          await this.createA(this.tags[0]);          //视角变化          this.map.setPitch(68, false, 3000);          this.map.setRotation(24, false, 3000);          await this.sleep(2000);          {             //升起山峰            const tw = await this.addAnimate({ time: 0 }, { time: 1 }, 1000, (obj) => {              this.material.uniforms.uTime.value = obj.time;            });                        TWEEN.remove(tw);            //添加标牌            this.addALabel(this.tags[0]);          }          await this.sleep(2000);          //绘制飞线          this.addLine([this.tags[0].pos, this.tags[1].pos], this.tags[0].color);          for (let i = 1; i < this.tags.length; i++) {            const data = this.tags[i];            //视角跟随到新地点            this.map.setCenter(data.pos, false, 1000);            this.map.setZoom(6, false, 1000);            await this.sleep(1000);            //绘制山峰            await this.createA(data);            //升起山峰            const tw = await this.addAnimate({ time: 0 }, { time: 1 }, 1000, (obj) => {              this.material.uniforms.uTime.value = obj.time;            });            TWEEN.remove(tw);            this.addALabel(data);            await this.sleep(1000);            //添加飞线            if (i < this.tags.length - 1) {              this.addLine([data.pos, this.tags[i + 1].pos], data.color);            } else {              //最终视角              this.map.setPitch(73.2, false, 3000);              this.map.setZoom(5, false, 1000);              this.map.setRotation(58.7, false, 3000);              this.map.setCenter([101.6, 35.6], false, 1000);            }          }