基于osgEarth的本地化三維場景構建和應用

劉洪雙

（河南省地圖院，河南 鄭州 450008）

基于osgEarth的本地化三維場景構建和應用

劉洪雙

（河南省地圖院，河南 鄭州 450008）

基于osgEarth開源庫，使用其自帶的dem高程數據和dom正射影像數據切片工具，對數據進行金字塔切片，通過配置文件實現矢量數據、瓦片數據、三維模型的加載和顯示，快速構建簡單的三維場景。

osgEarth；天地圖；dem；dom;三維模型

1 引言

openSceneGraph是一個開源的三維引擎，被廣泛地應用在可視化仿真、游戲、虛擬現實、科學計算、三維重建、地理信息、太空探索、石油礦產等領域。osg采用標準C++和OpenGL編寫而成，可運行在所有的Windows平臺、OSX、GNU/Linux、IRIX、Solaris、HP-Ux、AIX、Android和FreeBSD 操作系統。

osgEarth是基于三維引擎osg開發的三維數字地球引擎庫，在osg基礎上實現了瓦片調度插件，可選的四杈樹調度插件，更多的地理數據加載插件（包括GDAL、ogr、WMS、TMS、VPB、filesystem等），再結合一套地理投影轉換插件，這樣就能夠實現高效處理加載調度地理數據在三維地球上的顯示，實現三維虛擬地球。

本文主要介紹利用osgEarth對本地三維數據的調用，包括對“天地圖”發布的WMTS服務的調用、本地矢量數據的調用、dem高程數據的金字塔切片和調用、dom影像數據的金字塔切片和調用、模型的制作和調用等技術。

2 “天地圖”瓦片服務的調用

“天地圖”提供了豐富的矢量數據、柵格數據服務接口，提供了覆蓋全球的地理信息數據。其中中國的數據覆蓋了從宏觀的中國全境到微觀的鄉鎮、村莊。因此，利用osgEarth調用天地圖提供的數據，并跟本地數據結合，實現快速建模，快速更新，快速發布，將有利于地方虛擬城市和三維地形的建設和發展，提供新型的地理信息服務模式。

可以從網上下載已經編譯好的osgEarth程序包，也可以自己下載osgEarth源碼和所需要的插件庫和osgEarth使用的開源庫，利用CMake對源碼進行編譯，生成dll文件和可執行exe文件，在此不作詳細論述，下面著重講述調用方法。在下載的程序包目錄下新建六文件，其中三個批處理dat文件，三個earth配置文件。見圖1。

圖1 程序安裝目錄圖

tianditu.bat為批處理文件，內容如下：

tianditu.earth 為osgEarth的配置文件。內容如下：

標簽下面的url地址為天地圖Web墨卡托投影的衛星影像WMTS服務地址，另外一個是本地衛星影像tif文件地址[1]。

標簽為dem數據文件地址。

標簽下是球形墨卡托投影。

一個模型的數據源（例如，功能、數據、外部模型）。

讀取特征數據的驅動插件名稱。

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

3 dem數據的金字塔切片和調用

osgEarth通過配置文件tianditu.earth可以調用本地的dem數據。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，就可以實現對本地dem數據的加載和顯示。

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

在圖1中在dem.earth 文件添加如下代碼：

在dem.dat 執行如下命令：

就會在 f: ms 文件夾下面生成一個henan文件夾，里面存儲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的方式進行網絡發布。顯示效果如圖2。

圖2 地形圖

4 衛星影像的金字塔切片和調用

osgEarth也可以通過tianditu.earth配置文件調用本地的衛星影像數據。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據。

可以使用osgEarth自帶的工具，對dom影像數據進行金字塔切片處理。

在圖1dom.earth文件中添加如下代碼：

在dom.dat 執行如下命令：

就會在 f:dms 文件夾下面生成一個world文件夾，里面存儲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，進行網絡發布。

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，就可以實現模型的加載。標簽下面分別為經度、維度、高度。

網絡發布模型方法跟前面介紹的相同，在iis下發布模型文件，例如：

http://ip/ data/oil.ive，就可以直接在線調用模型。

6 總結

以上著重介紹了osgEarth實現本地化數據加載的方法，以及對dem和dom數據進行金字塔切片并進行網絡發布的方法， 其他的具體配置和使用，可以參照圖1中tests文件夾下的配置例子。通過這些學習，可以很快的利用osgEarth實現本地化三維場景的發布和構建。

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

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

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