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Cesium加载ArcGIS Server4490且orgin -400 400的切片服务

发布时间 2023-04-25 11:53:27作者: 孤草之魂

Cesium在使用加载Cesium.ArcGisMapServerImageryProvider加载切片服务时，默认只支持wgs84的4326坐标系，不支持CGCS2000的4490坐标系。

如果是ArcGIS发布的4490坐标系的切片服务，如果原点在orgin X: -180.0Y: 90.0的情况下，我们可以通过WebMapTileServiceImageryProvider按照WMTS的方式加载（需符合OGC标准的WMTS类型）。

但是对于ArcGIS发布4490坐标系的切片服务，如果原点在orgin X: -400.0Y: 400.0的情况下，我们无法实现加载，本文通过示例演示实现Cesium加载ArcGIS Server4490且orgin -400 400的切片服务。

本文使用：

Cesium源码版本：1.94

源码打包测试参考另一篇文档：cesium源码编译调试及调用全过程

另外，本文的一些解释需要对切片原理有一定了解（想进一步了解的话可以去看看相关文档说明，不想了解的话按步骤修改就行了）。

为了能够调试源码，打包的时候使用命令：npm run combine

一、通过修改源码实现ArcGIS的切片服务，需要修改的源码文件包括：

  • ArcGisMapServerImageryProvider
  • GeographicTilingScheme
  • Ellipsoid

1、修改ArcGisMapServerImageryProvider类

通过查看ArcGisMapServerImageryProvider（\Source\Scene\ArcGisMapServerImageryProvider.js）源码，我们发现它不支持CGCS2000的4490坐标系（仅支持wgs84的4326坐标系）：

找到metadataSuccess方法，进行以下修改：

（1）读取切片元数据时增加支持wkid 4490坐标系的判断，同时将切片信息也传入，目的是为了后面在获取行列号xy时，可以通过读取切片信息，使用自定义方法改写行列号的获取方式。

else if (data.tileInfo.spatialReference.wkid === 4490) {
        that._tilingScheme = new GeographicTilingScheme({
          ellipsoid: options.ellipsoid,
          tileInfo: data.tileInfo,
          rectangle: that._rectangle,
          numberOfLevelZeroTilesX: options.numberOfLevelZeroTilesX,
          numberOfLevelZeroTilesY: options.numberOfLevelZeroTilesY
        });
        
        that._tilingScheme._tileInfo = data.tileInfo;//附加自定义属性
      }

 具体位置如图所示：

（2）fullExtent范围增加wkid 4490坐标系判断。

else if (data.fullExtent.spatialReference.wkid === 4326 || data.fullExtent.spatialReference.wkid === 4490) {
            that._rectangle = Rectangle.fromDegrees(
              data.fullExtent.xmin,
              data.fullExtent.ymin,
              data.fullExtent.xmax,
              data.fullExtent.ymax
            );
          }

 代码位置：

 2、修改GeographicTilingScheme类

GeographicTilingScheme类的位置是：\Source\Core\GeographicTilingScheme.js

通过增加4490坐标系的椭球、矩阵范围等定义，4490坐标系默认椭球为CGCS2000，矩阵范围为（-180，-90，180，90），开放矩阵范围的目的就是为了支持自定义的origin原点。

if (defined(options.tileInfo)
    && defined(options.tileInfo.spatialReference)
    && defined(options.tileInfo.spatialReference.wkid)
    && options.tileInfo.spatialReference.wkid == 4490) {
    this._tileInfo = options.tileInfo;
    this._ellipsoid = defaultValue(options.ellipsoid, Ellipsoid.CGCS2000);
    this._rectangle = defaultValue(options.rectangle, Rectangle.fromDegrees(-180, -90, 180, 90));
    this._numberOfLevelZeroTilesX = defaultValue(options.numberOfLevelZeroTilesX, 4);
    this._numberOfLevelZeroTilesY = defaultValue(options.numberOfLevelZeroTilesY, 2);
  }
  else {
    this._ellipsoid = defaultValue(options.ellipsoid, Ellipsoid.WGS84);
    this._rectangle = defaultValue(options.rectangle, Rectangle.MAX_VALUE);
    this._numberOfLevelZeroTilesX = defaultValue(options.numberOfLevelZeroTilesX, 2);
    this._numberOfLevelZeroTilesY = defaultValue(options.numberOfLevelZeroTilesY, 1);
  }
  this._projection = new GeographicProjection(this._ellipsoid);

代码位置： 

 （2）修改切片矩阵计算获取行列号数量xy值的原型方法getNumberOfXTilesAtLevel和getNumberOfYTilesAtLeve

/**
 * Gets the total number of tiles in the X direction at a specified level-of-detail.
 *
 * @param {Number} level The level-of-detail.
 * @returns {Number} The number of tiles in the X direction at the given level.
 */
GeographicTilingScheme.prototype.getNumberOfXTilesAtLevel = function (level) {
  // return this._numberOfLevelZeroTilesX << level;
  if (!defined(this._tileInfo)) {
    return this._numberOfLevelZeroTilesX << level
  } else { // 使用切片矩阵计算
    var currentMatrix = this._tileInfo.lods.filter(function (item) {
      return item.level === level
    })
    var currentResolution = currentMatrix[0].resolution
    // return Math.round(360 / (this._tileInfo.rows * currentResolution))
    return Math.round(CesiumMath.toDegrees(CesiumMath.TWO_PI * 2) / (this._tileInfo.rows * currentResolution));
  }
};

/**
 * Gets the total number of tiles in the Y direction at a specified level-of-detail.
 *
 * @param {Number} level The level-of-detail.
 * @returns {Number} The number of tiles in the Y direction at the given level.
 */
GeographicTilingScheme.prototype.getNumberOfYTilesAtLevel = function (level) {
  // return this._numberOfLevelZeroTilesY << level;
  if (!defined(this._tileInfo)) {
    return this._numberOfLevelZeroTilesY << level
  } else { // 使用切片矩阵计算
    var currentMatrix = this._tileInfo.lods.filter(function (item) {
      return item.level === level
    })
    var currentResolution = currentMatrix[0].resolution
    // return Math.round(180 / (this._tileInfo.cols * currentResolution))
    return Math.round(CesiumMath.toDegrees(CesiumMath.TWO_PI * 2) / (this._tileInfo.cols * currentResolution));
  }
};

代码位置：

这段代码和参考文章的代码存在一定出入，在文末会做详细说明。

3、修改Ellipsoid类，定义2000椭球参数

Ellipsoid类位置：\Source\Core\Ion.js

 定义2000椭球参数：

/**
 * An Ellipsoid instance initialized to the CGCS2000 standard.
 *
 * @type {Ellipsoid}
 * @constant
 */
Ellipsoid.CGCS2000 = Object.freeze(
  new Ellipsoid(6378137.0, 6378137.0, 6356752.31414035585)
);

 代码位置：

二、代码调用

源码修改后，为了能够调试源码，使用npm run combine打包下代码，并在调用地方修改下引用，

测试用html页面（做测试的页面，有一些其他代码，可以忽略，留意本文需要的代码部分）：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <!-- Use correct character set. -->
    <meta charset="utf-8"/>
    <!-- Tell IE to use the latest, best version. -->
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge"/>
    <!-- Make the application on mobile take up the full browser screen and disable user scaling. -->
    <meta
            name="viewport"
            content="width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1, minimum-scale=1, user-scalable=no"
    />
    <title>cesium加载影像和矢量数据</title>
    <script src="../Build/CesiumUnminified/Cesium.js"></script>
    <style>
        @import url(../Build/CesiumUnminified/Widgets/widgets.css);

        html,
        body,
        #cesiumContainer {
            width: 100%;
            height: 100%;
            margin: 0;
            padding: 0;
            overflow: hidden;
        }
    </style>
</head>
<body>
<div id="cesiumContainer"></div>
<script>
    //天地图token
    let TDT_tk = "b0df1f950b1fd6914abe9e17079c0345";
    //Cesium token
    let cesium_tk = "eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJqdGkiOiI1NThjYTk0MC03YjQwLTQ3YWYtOTY5Yy04NDk3OTJmMmI4NDciLCJpZCI6NzAxOTMsImlhdCI6MTYzNDA4ODE1N30.TB1v9XXATQLUGE5GNki_fYFMHddIyQ9arXPIx65e09s";
    //天地图影像
    let TDT_IMG_C = "http://{s}.tianditu.gov.cn/img_c/wmts?service=wmts&request=GetTile&version=1.0.0" +
        "&LAYER=img&tileMatrixSet=c&TileMatrix={TileMatrix}&TileRow={TileRow}&TileCol={TileCol}" +
        "&style=default&format=tiles&tk=" + TDT_tk;

    //标注
    let TDT_CIA_C = "http://{s}.tianditu.gov.cn/cia_c/wmts?service=wmts&request=GetTile&version=1.0.0" +
        "&LAYER=cia&tileMatrixSet=c&TileMatrix={TileMatrix}&TileRow={TileRow}&TileCol={TileCol}" +
        "&style=default&format=tiles&tk=" + TDT_tk;
    
    //初始页面加载
    //Cesium.Ion.defaultAccessToken = cesium_tk;
    var cgs2000Ellipsolid = Cesium.Ellipsoid.CGCS2000
    var cgs2000GeographicProj = new Cesium.GeographicProjection(cgs2000Ellipsolid)
    let viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer', {
        // baseLayerPicker: false,
        timeline: true,
        homeButton: true,
        fullscreenButton: true,
        infoBox: true,
        animation: true,
        shouldAnimate: true,
        mapProjection: cgs2000GeographicProj
        //imageryProvider: layer, //设置默认底图
    });
    let rightTilt = true;
    if (rightTilt) {
      viewer.scene.screenSpaceCameraController.tiltEventTypes = [
        Cesium.CameraEventType.RIGHT_DRAG,
        Cesium.CameraEventType.PINCH,
        {
          eventType: Cesium.CameraEventType.LEFT_DRAG,
          modifier: Cesium.KeyboardEventModifier.CTRL
        },
        {
          eventType: Cesium.CameraEventType.RIGHT_DRAG,
          modifier: Cesium.KeyboardEventModifier.CTRL
        }
      ]
      viewer.scene.screenSpaceCameraController.zoomEventTypes = [
        Cesium.CameraEventType.MIDDLE_DRAG,
        Cesium.CameraEventType.WHEEL,
        Cesium.CameraEventType.PINCH
      ]
    }
    var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler(viewer.scene.canvas);
    handler.setInputAction(function(evt) {
        var cartesian=viewer.camera.pickEllipsoid(evt.position,viewer.scene.globe.ellipsoid);
        var cartographic=Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian);
        var lng=Cesium.Math.toDegrees(cartographic.longitude);//经度值
        var lat=Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude);//纬度值
        var mapPosition={x:lng,y:lat,z:cartographic.height};//cartographic.height的值始终为零。
        alert("longitude:" + lng + ";latitude:" + lat );
    }, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);
    
    viewer.imageryLayers.remove(viewer.imageryLayers.get(0))
    //添加tms
    let tms = {};
    tms.url =  "http://10.0.7.16:81/tms";
    if (tms) {
      const layerInfo = {
        url: tms.url,
        fileExtension: tms.fileExtension || 'jpg',
        maximumLevel: tms.maxZoom || 7,
        name: 'tms'
      }
      const tmsService = new Cesium.TileMapServiceImageryProvider(layerInfo)
      tmsService.layerInfo = layerInfo
    }
    //添加地形
    let terrain = {};
    terrain.url =  "http://data.marsgis.cn/terrain";
    if (terrain) {
        const terrainLayer = new Cesium.CesiumTerrainProvider({
            url: terrain.url
            })
        viewer.terrainProvider = terrainLayer
    }

    _matrixIds = ["1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "11", "12", "13", "14", "15", "16", "17", "18"]
    //调用影响中文注记服务
    /*viewer.imageryLayers.addImageryProvider(new Cesium.WebMapTileServiceImageryProvider({
        url: TDT_CIA_C,
        layer: "tdtImg_c",
        style: "default",
        format: "tiles",
        tileMatrixSetID: "c",
        subdomains: ["t0", "t1", "t2", "t3", "t4", "t5", "t6", "t7"],
        tilingScheme: new Cesium.GeographicTilingScheme(),
        tileMatrixLabels: ["1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "11", "12", "13", "14", "15", "16", "17", "18", "19"],
        maximumLevel: 50,
        show: false
    }))*/
    
    /*var myGeographicTilingScheme = new Cesium.GeographicTilingScheme({
        ellipsoid: cgs2000Ellipsolid,
        rectangle: Cesium.Rectangle.fromDegrees(-400, -399.9999999999998, 400, 399.9999999999998),
        numberOfLevelZeroTilesX: 4,
        numberOfLevelZeroTilesY: 4
    })*/
    var world4490 = new Cesium.ArcGisMapServerImageryProvider({
        url: 'http://10.1.88.200:6080/arcgis/rest/services/test/global4490ori400/MapServer',
        //tilingScheme: myGeographicTilingScheme,
        rectangle: Cesium.Rectangle.fromDegrees(-400, -320, 320, 400),
        ellipsoid:cgs2000Ellipsolid,
        numberOfLevelZeroTilesX: 4,
        numberOfLevelZeroTilesY: 4
    });
    viewer.imageryLayers.addImageryProvider(world4490);
    //viewer.imageryLayers.addImageryProvider(world);
    //使用ArcGisMapServerImageryProvider加载影像没成功，改用WebMapServiceImageryProvider
    //var world = new Cesium.ArcGisMapServerImageryProvider({
        //url:'http://10.1.88.200:6080/arcgis/rest/services/test/globaltdt5/MapServer',
    //});
    //viewer.imageryLayers.addImageryProvider(world);
    var arcgisyx = new Cesium.WebMapServiceImageryProvider({
    url:'http://10.1.88.200:6080/arcgis/rest/services/test/globaltdt5/MapServer/tile/{z}/{y}/{x}',
    layers:[0]
    });
    // viewer.imageryLayers.addImageryProvider(arcgisyx);
    var china = new Cesium.ArcGisMapServerImageryProvider({
        url:'http://10.1.88.200:6080/arcgis/rest/services/test/china4490/MapServer'
    });
    viewer.imageryLayers.addImageryProvider(china);
</script>
</body>
</html>

1、定义椭球体部分：

 var cgs2000Ellipsolid = Cesium.Ellipsoid.CGCS2000
    var cgs2000GeographicProj = new Cesium.GeographicProjection(cgs2000Ellipsolid)

2、初始化Cesium.Viewer时，增加2000的mapProjection

let viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer', {
        // baseLayerPicker: false,
        timeline: true,
        homeButton: true,
        fullscreenButton: true,
        infoBox: true,
        animation: true,
        shouldAnimate: true,
        mapProjection: cgs2000GeographicProj
        //imageryProvider: layer, //设置默认底图
    });

3、调用关键代码，加载图层

var world4490 = new Cesium.ArcGisMapServerImageryProvider({
        url: 'http://10.1.88.200:6080/arcgis/rest/services/test/global4490ori400/MapServer',
        //tilingScheme: myGeographicTilingScheme,
        rectangle: Cesium.Rectangle.fromDegrees(-400, -320, 320, 400),
        ellipsoid:cgs2000Ellipsolid,
        numberOfLevelZeroTilesX: 4,
        numberOfLevelZeroTilesY: 4
    });
    viewer.imageryLayers.addImageryProvider(world4490);

说明：

（1）服务说明，发布了一个全球影像4490坐标系-400,400起点的数据（切片方案保证其他参数与-180,90一致，可从本文文末获取切片方案xml文件用来切片测试）

 （2）在新建ArcGisMapServerImageryProvider时，可以不设置tilingScheme。发现ArcGisMapServerImageryProvider里有新建tilingScheme，如果设置了tilingScheme，发现这里的行列数参数没有起作用，故直接在新建ArcGisMapServerImageryProvider传入行列数参数，并在类中新建切片方案的时候读取。

rectangle切片范围：发现用(-400, -400, 400, 400)带入整个地图偏移了：

对切片的原理进一步了解后：

针对-400,400起点切片，为了保证和-180,90按照0级两列一行的大小，如上图，按照格网一样90°大小，划分成4行4列，切片范围应该是(-400, -320, 320, 400),请求的切片应该6块，行列是（行在前列在后）：（1,1），（1,2），（1,3），（2,1），（2,2），（2,3）

按照这样设置，此时再次运行后，能够正常加载-400,400起点切片了：

以上是展开的效果，球体的效果：

 

注：

本文参考文章：https://blog.csdn.net/wokao253615105/article/details/123462643

关于getNumberOfXTilesAtLevel和getNumberOfYTilesAtLeve这段代码和上述参考的文档存在一定出入做进一步说明。

但是因为直接拷贝后发现不能正常加载，通过切片原理判断得出，计算的行列式数量不对，改成了2π*2：

 

这里0级的话，-400,400起点切片获取的xy切片数量应该是4行4列，通过反推应该是4π，如果是-180,90起点的话，是2行1列，则x应该用2π，y应该用π，原文章应该是针对-180,90起点的计算方式。

这段代码的写法只支持-400,400起点，因为只是为了测试能够把-400,400起点的切片数据，偷懒直接这么写了。如果要同时支持两种起点，这里的写法应该要改成公式：（右顶点X-左顶点X）/(256*分辨率)；（上顶点Y-下顶点Y）/(256*分辨率)

如：

-180,90起点：[180-（-180）]/(256*分辨率)      范围右顶点经度-左顶点经度，256是因为切片大小是256*256,当0级时候，分辨率为0.7031250000026057

-400,400起点：[320-（-400）]/(256*分辨率)      范围右顶点经度-左顶点经度，256是因为切片大小是256*256,当0级时候，分辨率为0.7031250000026057

 

本文使用的数据说明及测试下载：

影像数据：用来切4490起点-400,400的切片数据，全球影像，天地图5级数据合成的。

链接：https://pan.baidu.com/s/14SrGonqHG9gL6ixixIFVUw

矢量数据：用来验证与影像数据叠加是否大致吻合，全国行政区数据，包括省会，国界、省界

链接：https://pan.baidu.com/s/1FdEaoD8rs5ogLZ2Pwa3Xxw

切片方案：起点-400,400的切片方案

链接：https://pan.baidu.com/s/1vTunkbMMaV3wFyXF1YwbGA

测试页面：cesiumlayer.html

链接：https://pan.baidu.com/s/1uNHBg-dY2xIgyyTuzllaPw

<本文完>