三维世界里的数据可视化新篇章：WebGIS + WebGL + MapboxGL 强强联手

2024-02-15 14:01:17

WebGIS 与 WebGL 联袂演绎三维数据渲染的魅力

前言

近年来，WebGIS 技术的蓬勃发展催生了对三维数据可视化的迫切需求。WebGL 作为一种强大的跨平台 3D 图形 API，与 MapboxGL 这一开源 JavaScript 库的强强联手，为三维数据渲染提供了强有力的解决方案。本文将深入探究如何利用这三项技术打造身临其境的交互式地图。

WebGIS：地理信息数据的网络化呈现

WebGIS 是地理信息系统（GIS）的网络化表现形式，它使地理信息数据能够通过互联网进行发布和使用。用户只需借助网络便可获取和操作这些数据，极大地拓展了地理信息的应用范围。

WebGL：赋能浏览器端三维图形

WebGL 是一种用于在浏览器端渲染交互式 3D 图形的 API。它无需安装额外的插件或软件，可在任何支持 WebGL 的现代浏览器中运行。WebGL 提供了丰富的图形处理能力，使开发者能够在网页中创建逼真的 3D 场景。

MapboxGL：地图渲染的利器

MapboxGL 是一款开源的 JavaScript 库，专用于在地图上渲染数据。它提供了全面的 API，方便开发者轻松地创建和自定义地图。MapboxGL 支持多种数据格式，包括矢量数据、栅格数据以及三维数据，为三维数据渲染提供了理想的平台。

案例解析：WebGL 与 MapboxGL 携手绘制 DEM 三维空间数据

为了更好地理解 WebGL 与 MapboxGL 在三维数据渲染中的应用，我们以绘制 DEM（Digital Elevation Model）三维空间数据为例进行讲解。

1. 获取 DEM 数据

DEM 数据是一种以栅格形式表示地形高程信息的地理数据。我们可以从美国地质调查局 (USGS) 等网站上下载 DEM 数据。

2. 创建 MapboxGL 地图

首先，我们需要创建一个 MapboxGL 地图。可以使用 Mapbox Studio 在线创建地图，也可以使用 Mapbox GL JS API 在代码中创建地图。

const map = new mapboxgl.Map({
  container: 'map',
  style: 'mapbox://styles/mapbox/dark-v10'
});

3. 加载 DEM 数据

接下来，我们将 DEM 数据加载到 MapboxGL 地图中，使用 addLayer() 方法将 DEM 数据作为图层添加到地图中。

map.addLayer({
  id: 'dem',
  type: 'raster',
  source: {
    type: 'raster',
    tiles: ['path/to/dem.tif'],
    tileSize: 256
  }
});

4. 编写 WebGL 着色器

为了渲染 DEM 数据，我们需要编写 WebGL 着色器来定义如何将数据转换为图像。

// 顶点着色器
const vertexShader = `
  attribute vec2 a_position;
  attribute vec3 a_normal;
  varying vec3 v_normal;
  void main() {
    gl_Position = vec4(a_position, 0.0, 1.0);
    v_normal = a_normal;
  }
`;

// 片段着色器
const fragmentShader = `
  precision highp float;
  varying vec3 v_normal;
  void main() {
    vec3 lightDir = normalize(vec3(0.5, -1.0, 0.5));
    float diffuse = max(dot(v_normal, lightDir), 0.0);
    gl_FragColor = vec4(diffuse, diffuse, diffuse, 1.0);
  }
`;

5. 创建 WebGL 纹理

将 DEM 数据转换为 WebGL 纹理，以便在 GPU 上快速访问。

const texture = gl.createTexture();
gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, texture);
gl.texImage2D(gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, demData);

6. 绘制 DEM 数据

最后，使用 drawArrays() 方法绘制 DEM 数据。