基于Cesium的三維地圖實(shí)時(shí)導(dǎo)航服務(wù)

鄭祿喜 羅立宏

關(guān)鍵詞：三維地圖；定位；實(shí)時(shí)導(dǎo)航；Web平臺(tái)；Cesium

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高樓大廈拔地而起，道路橋梁不斷增加，因此城市的面貌日新月異。現(xiàn)在人們來(lái)到一座陌生的城市，不再像以前那樣記住顯眼的標(biāo)志，摸索著走幾段路就能到達(dá)目的地。通常都有著目的地就在附近的想法，但怎么都到達(dá)不了目的地，詢問(wèn)當(dāng)?shù)鼐用癫诺弥_的路線。因現(xiàn)今的道路越發(fā)復(fù)雜，所以電子地圖成為出行必備的應(yīng)用。但對(duì)于一些方向感較弱的人來(lái)說(shuō)，當(dāng)前的電子地圖應(yīng)用給予的地理位置信息還不是很直觀，他們?nèi)匀粫?huì)發(fā)生到達(dá)不了目的地的可能性。

三維可視化技術(shù)能夠給人們帶來(lái)強(qiáng)烈的視覺(jué)感受，即相比于平面地圖和哥倫布地圖，三維地圖能夠提供更為直觀的地理位置信息。國(guó)內(nèi)外對(duì)于三維地圖領(lǐng)域相關(guān)的研究力度很大，黃娟娟等[1]在Unity3D上實(shí)現(xiàn)景區(qū)的可視化，然后利用改進(jìn)隱性馬爾科夫模型的地圖匹配算法解決了三維地圖定位精度低的問(wèn)題；田風(fēng)勛[2]基于現(xiàn)有的PF等數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)生產(chǎn)平臺(tái)，利用3DMax等建模工具，通過(guò)C#語(yǔ)言輔以SkyLine開(kāi)發(fā)包開(kāi)發(fā)實(shí)景三維地圖；王亞美[3]、孫偉[4]各自的團(tuán)隊(duì)都利用OpenGL ES在Android平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了三維地圖的可視化系統(tǒng)；???等[5]提出使用Kinect等深度相機(jī)生成三維地圖以及利用相機(jī)拍攝的2D圖像在三維地圖中進(jìn)行位姿跟蹤，解決了室內(nèi)無(wú)法接收GPS信號(hào)定位當(dāng)前位置生成三維地圖的問(wèn)題；Hildebrandt等[6]提出了面向服務(wù)的、交互式的大規(guī)模3D城市模型三維可視化系統(tǒng)架構(gòu)，該架構(gòu)為大規(guī)模3D城市模型的安全、穩(wěn)健分布和交互式呈現(xiàn)提供了一種解決方案。

上述研究都通過(guò)不同的方法完成了三維地圖的構(gòu)建，但都需要安裝相應(yīng)的插件或軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，難以實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)使用，并且研發(fā)產(chǎn)品可能在不同的平臺(tái)會(huì)不兼容。若基于Web平臺(tái)開(kāi)發(fā)三維地圖，就能實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的效果。由于以前各種條件的限制，在Web上渲染的3D圖形和三維交互的效果都不如在PC和嵌入式設(shè)備上的效果，所以很少基于Web平臺(tái)開(kāi)發(fā)三維應(yīng)用。但3D繪圖標(biāo)準(zhǔn)WebGL的出現(xiàn)，加上瀏覽器的性能越來(lái)越強(qiáng)，如今網(wǎng)頁(yè)上也能夠繪制和渲染復(fù)雜、精美的3D圖形。WebGL技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不需要安裝插件，只用一個(gè)文本編輯器和支持WebGL的瀏覽器就可以開(kāi)發(fā)具有復(fù)雜3D圖形的網(wǎng)站或3D網(wǎng)頁(yè)游戲。因此，多種基于JavaScript 封裝WebGL API 的3D 引擎逐漸出現(xiàn)，如Babylon.js、Three.js和Cesium.js等，而Cesium.js很適合作為在三維地形、仿真和GIS等領(lǐng)域進(jìn)行可視化的圖形庫(kù)，如袁凌等[7]將地形數(shù)據(jù)切片，利用Cesium加載地形、谷歌影像和風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型等要素構(gòu)建三維場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)地形的三維可視化，能夠輔助風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)和風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)；蘇昊翔等[8]在Cesium平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了衛(wèi)星載荷可視化的仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了跨平臺(tái)使用，無(wú)須使用特定軟件進(jìn)行展示的問(wèn)題，有利于仿真結(jié)果的可視化共享；GRAEME F.CLARK等[9]使用CesiumJS結(jié)合大數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)一款基于Web的澳大利亞海洋碎片數(shù)據(jù)庫(kù)可視化工具，給專業(yè)和民間科學(xué)家提供多種方式探索海洋數(shù)據(jù)；Kilsedar，CE 等[10]利用CityGML和CesiumJS進(jìn)行三維地理空間數(shù)據(jù)可視化并模擬洪水發(fā)生的過(guò)程，達(dá)到幫助有關(guān)適應(yīng)措施和減輕洪水影響的知情決策過(guò)程的目的；畢碩本等[11]在模擬洪水災(zāi)害過(guò)程的基礎(chǔ)上，還將熱帶氣旋路徑、所致?lián)p失等其他災(zāi)害信息整合于Cesium的三維地球中。因此，本文通過(guò)Cesium.js結(jié)合高德地圖的Web服務(wù)API實(shí)現(xiàn)Web平臺(tái)的三維地圖實(shí)時(shí)導(dǎo)航服務(wù)。

1 Cesium 簡(jiǎn)介

Cesium是用于創(chuàng)建強(qiáng)大的3D地理空間應(yīng)用程序的基礎(chǔ)開(kāi)放平臺(tái)，也是一款開(kāi)源的基于JavaScript的3D 地圖框架。Cesium 開(kāi)發(fā)平臺(tái)上有著Cesium Ion、ICoens是ium一JS個(gè)、C提e供siu3mDfoTrileUsn和rea地l三理空個(gè)間主數(shù)要據(jù)平的臺(tái)平。臺(tái)C，e它siu有m3D Tiles流式傳輸?shù)淖羁斓墓艿溃梢园?D數(shù)據(jù)上傳到Cesium Ion中，在使用CesiumJS開(kāi)發(fā)時(shí)可以通過(guò)申請(qǐng)的access token 直接訪問(wèn)Cesium Ion 中的數(shù)據(jù)源；CesiumJS是一個(gè)開(kāi)放源代碼JavaScript 庫(kù)，用于創(chuàng)建具有最佳性能、精度、視覺(jué)質(zhì)量和易用性的3D地球和地圖；Cesium for Unreal是游戲引擎中的第一個(gè)高精度地球儀，將Cesium的真實(shí)世界的細(xì)節(jié)和準(zhǔn)確性帶入了模擬環(huán)境。

CesiumJS是一個(gè)三維可視化引擎，底層核心基于WebGL技術(shù)構(gòu)建，以WebGL技術(shù)作為其圖形渲染引擎，所以可以在支持WebGL的瀏覽器上運(yùn)行，包括手機(jī)、平板、電腦的瀏覽器，所以它具有跨平臺(tái)的特點(diǎn)[12]。它有可精確分析的高精度WGS84地球儀，并提供了與地理空間坐標(biāo)相關(guān)的計(jì)算功能；支持繪制幾何圖形；能夠加載KML、GeoJSON、CZML和terrain等多種類型的空間數(shù)據(jù)文件；支持3D Tiles、glTF模型、時(shí)間動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；可自由切換2D、2.5D、3D視圖模式。

一個(gè)完整的Cesium應(yīng)用程序由五層組成，自下而上分別是核心層（Core） 、渲染器層（Renderer） 、場(chǎng)景層（Scene） 、數(shù)據(jù)源層（DataSources） 、部件層（Widgets） 。核心層主要是數(shù)學(xué)運(yùn)算類，例如笛卡爾坐標(biāo)運(yùn)算、地理坐標(biāo)運(yùn)算和四元數(shù)運(yùn)算等；渲染器層是WebGL的高級(jí)抽象和GLSL庫(kù)；場(chǎng)景層囊括了地形和影像引擎、三維模型、幾何圖形、矢量數(shù)據(jù)和攝像機(jī)等對(duì)象；數(shù)據(jù)源層是一個(gè)高級(jí)Entity API，封裝了場(chǎng)景類型和時(shí)間動(dòng)態(tài)屬性；部件層是場(chǎng)景中的一些小部件，如動(dòng)畫、視圖模式切換、全屏等控件。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 WGS84坐標(biāo)與笛卡爾坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換

Cesium項(xiàng)目中經(jīng)常涉及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，如加載模型時(shí)的初始位置、模型或?qū)嶓w的空間位置變換等，在執(zhí)行這些操作時(shí)，位置信息幾乎都是輸入經(jīng)緯度坐標(biāo)，但Cesium最終都會(huì)把坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)來(lái)表達(dá)空間位置信息。Cesium中有兩種坐標(biāo)系，分別是WGS84 坐標(biāo)系（以下簡(jiǎn)稱為84坐標(biāo)）和墨卡托投影坐標(biāo)系。本文使用的是84坐標(biāo)，但Cesium中沒(méi)有84坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的類，所以用弧度表示經(jīng)緯度，可以通過(guò)式（1）求得經(jīng)緯度的弧度形式，R 表示弧度，D 表示經(jīng)緯度角度。

84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)[13]：已知84坐標(biāo)中橢球中 的 長(zhǎng) 半 軸 a = 6378137.0、短 半 軸 b = 6356752.3142451793、緯度B、經(jīng)度L、海拔H。根據(jù)式（2）求得笛卡爾坐標(biāo)（X，Y，Z），式（2）中e1為橢球的第一偏心率，N 為橢圓曲率半徑，它們分別可根據(jù)式（3）求得：

笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為84坐標(biāo)：將式（2）進(jìn)行反向推導(dǎo)，可得到式（4），通過(guò)式（5）可將笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為84 坐標(biāo)，但求得的84坐標(biāo)是弧度形式，可通過(guò)式（2）推導(dǎo)出轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度形式的式（5）。

2.2 偏移路線檢測(cè)

在導(dǎo)航過(guò)程中，判斷當(dāng)前位置是否偏離了規(guī)劃的路線是很重要的，若偏離了路線，則需要重新根據(jù)當(dāng)前位置作為起點(diǎn)重新規(guī)劃路線。本文采用了點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)作為判斷當(dāng)前位置是否偏離路線的方法，點(diǎn)在多邊形外則表示偏離了路線。當(dāng)前位置以點(diǎn)表示，構(gòu)成該點(diǎn)是當(dāng)前位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)，規(guī)劃的路線是以曲線表示，構(gòu)成該曲線是該路線的經(jīng)緯度坐標(biāo)集合。以曲線為中心，計(jì)算一個(gè)半徑為2 m的緩沖區(qū)作為多邊形，該多邊形是由點(diǎn)集P={（xi，y≤ i） | 1≤i≤n， n≥3}構(gòu)成。當(dāng)2 i≤n-1時(shí)，Pi分別與相鄰的兩個(gè)點(diǎn)Pi-1、Pi+1相互連接構(gòu)成一條折線，最后P1與Pn連接形成閉合而構(gòu)成一個(gè)多邊形。判斷點(diǎn)P0（x0， y0）是否在多邊形內(nèi)的過(guò)程如下：

1） 判斷點(diǎn)P0是否在多邊形的邊界框bbox內(nèi)。計(jì)算點(diǎn)集P 中x、y 的最值Xmin、Xmax、Ymin、Ymax，從這些最值中可組合成四個(gè)點(diǎn)，分別是點(diǎn)A（Xmin，Ymax）、B（Xmax，Y（ max）、C Xmax，Ymin）、D（Xmin，Ymin）、這四個(gè)點(diǎn)可構(gòu)成一個(gè)邊界框bbox （圖1 a），然后判斷點(diǎn)P0 是否在bbox里面，即Xmin≤x0≤ Xmax 且Ymin≤y0≤Ymax。若不在bbox范圍內(nèi)，表示點(diǎn)P0在多邊形外，否則跳到步驟2）。

2） 利用射線法判斷點(diǎn)P0與多邊形的關(guān)系。從任意一點(diǎn)繪制一條到達(dá)點(diǎn)P0的直線（圖1 b），統(tǒng)計(jì)該條直線與多邊形相交的邊數(shù)k，通過(guò)式（6）計(jì)算出k 的奇偶性，點(diǎn)P0與多邊形的關(guān)系可用式（7）表示[14]。因?yàn)橛幸环N點(diǎn)P0剛好就在多邊形的邊上，但k 為偶數(shù)的特殊情況，所以當(dāng)k 為偶數(shù)時(shí)，還需要判斷點(diǎn)P0是否落在多邊形的邊上，跳到步驟3）。

3） 利用叉積法判斷點(diǎn)P0與多邊形的邊的關(guān)系。多邊形的邊集是它的點(diǎn)集中相鄰兩點(diǎn)和首尾兩點(diǎn)連接而構(gòu)成的邊，只要點(diǎn)P0在邊集上任一條邊上，則點(diǎn)P0就是在多邊形的邊上。可用叉積判斷點(diǎn)P0與邊P1P2的關(guān)系，邊P1 P2是由點(diǎn)P1（x1， y1）和點(diǎn)P2（x2， y2）連接而成，通過(guò)式（8）可求得點(diǎn)P0與邊P1 P2的叉積Pc，若Pc = 0，則點(diǎn)P0與邊P1 P2共線[15]。

2.3 相機(jī)模式

2.3.1 相機(jī)跟隨

在三維地圖的實(shí)時(shí)導(dǎo)航中，場(chǎng)景中的相機(jī)需要一直跟隨表示當(dāng)前位置的標(biāo)志，所以需要實(shí)現(xiàn)相機(jī)跟隨的效果。Cesium中有很多函數(shù)可以改變相機(jī)的位置，但這些函數(shù)要么只能改變相機(jī)的視角，沒(méi)有平滑的跟隨效果，要么只有跟隨效果，相機(jī)的視角卻是固定的，所以需要將兩者結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)相機(jī)的視角始終跟隨在目標(biāo)的后面。

Viewer中有一個(gè)trackedEntity的屬性，一旦給該屬性賦值，相機(jī)將一直跟隨該屬性中的目標(biāo)，它的實(shí)現(xiàn)原理是通過(guò)式（10）計(jì)算出相機(jī)的新位置T，其中C 表示被跟隨目標(biāo)的當(dāng)前位置，D 表示相機(jī)的偏移量。

雖然trackedEntity解決了相機(jī)平滑的跟隨，但帶來(lái)了相機(jī)視角固定在一個(gè)方向的問(wèn)題，即相機(jī)視角不會(huì)隨著跟隨目標(biāo)的方向變化而變化，所以需要在這的基礎(chǔ)上，使相機(jī)的方向隨著跟隨目標(biāo)的方向變化而變化。實(shí)現(xiàn)方法如下：一旦跟隨目標(biāo)的位置發(fā)生改變，就通過(guò)式（11）、式（12）計(jì)算目標(biāo)之前的位置點(diǎn)P（L1， B1） 和當(dāng)前位置點(diǎn)Q（L2， B2）的方位角A（點(diǎn)P、Q 坐標(biāo)中的L、B 分別表示經(jīng)度、緯度），然后利用式（5）把方位角A 轉(zhuǎn)換成角度形式，最后對(duì)方位角A 取模360求得最終的方位角A，其中點(diǎn)P、Q的經(jīng)緯度是以弧度來(lái)表示[16]，一旦方位角A＞5，就使相機(jī)繞Z軸旋轉(zhuǎn)A 度。

2.3.2 第一人稱視角

相機(jī)模式設(shè)為第一人稱視角，相當(dāng)于把相機(jī)當(dāng)成人的眼睛，即相機(jī)的朝向能夠和人的視線一樣變換，通過(guò)監(jiān)聽(tīng)DeviceOrientationEvent事件獲取設(shè)備的物理旋轉(zhuǎn)信息作為相機(jī)朝向改變的數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)和人的視線一樣變換。它的事件屬性有α、β、γ 三個(gè)屬性，分別表示設(shè)備繞Z、X、Y軸旋轉(zhuǎn)的角度，利用α 表示視線左右搖擺，β 表示上下?lián)u擺。實(shí)現(xiàn)第一人稱視角的功能只需α、β 兩個(gè)屬性，當(dāng)設(shè)備指向正北時(shí)α=0，設(shè)備逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則α 值增加，α 的范圍為[0，360]；當(dāng)設(shè)備水平擺放時(shí)β=0，設(shè)備頂部向上方傾斜則β 值增加，β 的范圍為[-180，180]。

通過(guò)α 控制相機(jī)左右兩側(cè)的朝向和導(dǎo)航標(biāo)志模型的朝向，β 控制相機(jī)上下兩方的朝向。基于用戶手持設(shè)備的習(xí)慣，相機(jī)上下兩方的朝向需要做一定的限制，即β=0時(shí)，相機(jī)朝向?yàn)榈孛妫沪?45時(shí)，相機(jī)朝向?yàn)樗椒较颍沪?90時(shí)，相機(jī)朝向?yàn)樘炜铡＜僭O(shè)相機(jī)上下旋轉(zhuǎn)角度A'的最佳配置為：A'=-90表示地面；A'=0表示水平方向；A'=30表示天空，通過(guò)式（13）可獲得最終的旋轉(zhuǎn)角度A'。

3 功能實(shí)現(xiàn)

3.1 開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備

把項(xiàng)目中需要加載的資源上傳到Cesium Ion中（需要在Cesium官網(wǎng)中注冊(cè)賬號(hào)并申請(qǐng)一個(gè)Access Token） ，如3D Tiles、模型和圖片等資源，并獲得資源的accessId；還需要在高德開(kāi)放平臺(tái)注冊(cè)為開(kāi)發(fā)者并創(chuàng)建一個(gè)Web服務(wù)應(yīng)用，得到該應(yīng)用的Key。

3.2 搭建Cesium 場(chǎng)景

3.3 路徑規(guī)劃

在頁(yè)面中添加關(guān)于路徑規(guī)劃功能的控件，如起點(diǎn)、終點(diǎn)的輸入框、右鍵菜單、規(guī)劃路線的信息顯示框等控件，并根據(jù)情況控制它們的顯示和隱藏，這些前提準(zhǔn)備完成之后，就可以進(jìn)行路徑規(guī)劃功能的實(shí)現(xiàn)，該功能的流程圖如圖2所示。

1） 獲取起點(diǎn)和終點(diǎn)的經(jīng)緯度。獲取經(jīng)緯度的方式有兩種，一是在起點(diǎn)、終點(diǎn)輸入框中輸入地址，利用高德的地理編碼服務(wù)將該地址轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯度；二是單擊鼠標(biāo)右鍵彈出菜單，點(diǎn)擊菜單中的起點(diǎn)、終點(diǎn)來(lái)標(biāo)記起點(diǎn)和終點(diǎn)，通過(guò)右鍵點(diǎn)擊的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標(biāo)，再將笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯度，最后需要將84坐標(biāo)系的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)化為高德地圖坐標(biāo)系的經(jīng)緯度，Cesium 中的viewer.camera.pickEllipsoid（）函數(shù)可將屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標(biāo)。

2） 路徑規(guī)劃。通過(guò)ajax請(qǐng)求高德的路徑規(guī)劃服務(wù)接口，如駕車路徑規(guī)劃請(qǐng)求的url：https：//restapi.amap.com/v3/direction/driving？origin=longo，lato&destination=longd，latd&key=keyString。url中的參數(shù)origin、destination分別是起點(diǎn)和終點(diǎn)的經(jīng)緯度（longo， lato） ， （longd， latd），keyString是用戶申請(qǐng)的Web服務(wù)應(yīng)用key，這些參數(shù)是必填項(xiàng)。除了駕車路徑的接口外，還有公交路徑規(guī)劃和步行路徑規(guī)劃的接口，它們的url分別是： tegrat①ed？hptatpras：m//eretestrasp；i. amap. com/v3/direction/transit/in?②https：//restapi.amap.com/v3/direction/walking？pa?rameters。parameters表示請(qǐng)求中的參數(shù)，根據(jù)控件中選擇查詢的方式分別向這些url發(fā)起請(qǐng)求。

3） 封裝信息。把返回的json數(shù)據(jù)中的必要信息封裝到一個(gè)對(duì)象中，如路線的起點(diǎn)和終點(diǎn)經(jīng)緯度、路線的詳細(xì)信息、路線的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)等。路線的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)的值在結(jié)果中多個(gè)經(jīng)緯度拼接成的字符串，需要對(duì)其進(jìn)行分割用數(shù)組儲(chǔ)存，而且結(jié)果中的經(jīng)緯度用于84坐標(biāo)會(huì)有一定的偏差，需要對(duì)其轉(zhuǎn)化為84坐標(biāo)下的經(jīng)緯度。

4） 繪制路線。把路線的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，利用GroundPrimitive類來(lái)繪制緊貼地形的線段，即路線，并且通過(guò)路線的數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)SampledPosition? tPrraocpkeErtnyti的ty使實(shí)相例機(jī)賦沿值著到該一條個(gè)路實(shí)線體進(jìn)上行，漫即游可。通過(guò)viewer.

路徑規(guī)劃功能的效果如圖3所示。

3.4 實(shí)時(shí)導(dǎo)航

在實(shí)時(shí)導(dǎo)航的過(guò)程中，需要獲得用戶的當(dāng)前的經(jīng)緯度位置，并需要持續(xù)返回用戶移動(dòng)時(shí)更新的經(jīng)緯度位置，根據(jù)獲得的經(jīng)緯度位置來(lái)更新導(dǎo)航標(biāo)志模型的位置和檢測(cè)當(dāng)前是否偏離了規(guī)劃的路線。若偏離了路線，則需要根據(jù)當(dāng)前位置重新規(guī)劃路線。一旦自行結(jié)束導(dǎo)航或抵達(dá)目的地則導(dǎo)航結(jié)束。該功能的流程圖如圖4所示。

1）Positin獲事取件當(dāng)能前夠位持置續(xù)。獲H得5地用理戶定移位動(dòng)功時(shí)能的中位的置w，這atc一h?特性恰好符合持續(xù)獲得用戶位置的需求，所以需要監(jiān)聽(tīng)該事件獲得導(dǎo)航過(guò)程中用戶的當(dāng)前位置，而該事件的位置信息是以經(jīng)緯度坐標(biāo)形式返回，所以可通過(guò)式（1）、式（2）把經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)，然后把該笛卡爾坐標(biāo)設(shè)為導(dǎo)航標(biāo)志模型的新位置。

2） 檢測(cè)是否偏離路線。在繪制路徑的同時(shí)，也會(huì)繪制一個(gè)路徑的緩沖區(qū)。該緩沖區(qū)是以路徑為中心繪制半徑2m的多邊形，如圖5中的線段表示路徑，橢圓部分表示路徑的緩沖區(qū)。在獲得新位置坐標(biāo)后，需要檢測(cè)新坐標(biāo)是否在該緩沖區(qū)的bbox范圍內(nèi)，若在bbox區(qū)域外，則表示當(dāng)前已經(jīng)偏離了路線；若在bbox 區(qū)域內(nèi)，則需要通過(guò)射線法檢測(cè)該坐標(biāo)是否在緩沖區(qū)內(nèi)，若在緩沖區(qū)外，則表示當(dāng)前已經(jīng)偏離了路線。

3） 偏離路線。若當(dāng)前位置偏離了路線，則需要以當(dāng)前位置為起點(diǎn)重新規(guī)劃路線。在重新規(guī)劃路徑前需要清空之前路徑的相關(guān)信息，包括路徑途徑點(diǎn)、導(dǎo)航信息和路徑緩沖區(qū)等信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)結(jié)合Cesium與高德Web服務(wù)API實(shí)現(xiàn)了Web平臺(tái)的三維地圖實(shí)時(shí)導(dǎo)航服務(wù)、路徑規(guī)劃、路徑漫游等基礎(chǔ)功能，研究了經(jīng)緯度坐標(biāo)與笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、點(diǎn)線面的關(guān)系、相機(jī)模式等關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到了在不同的操作系統(tǒng)下都可以通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)三維地圖的效果，完成了跨平臺(tái)需求。本次研究中的城市模型是白模，這方面有極大的優(yōu)化空間，接下來(lái)將嘗試使用傾斜攝影技術(shù)構(gòu)建一個(gè)更為真實(shí)的城市模型。三維地圖實(shí)時(shí)導(dǎo)航在交通出行、城市規(guī)劃、景區(qū)、高校、商業(yè)圈等區(qū)域的導(dǎo)航和宣傳等領(lǐng)域都有一定的應(yīng)用價(jià)值。