CAD与GIS集成说明 （ 2022-08-19 ）

mapbox地图与cad图纸的集成示例代码说明

点击演示示例查看效果

点击下载示例源码

mapbox-gl.js是通过webgl渲染交互式地图的js库 利用mapbox提供的自定义图层实现渲染mxdraw中的CAD图纸(three.js 场景)。

如果不了解mapbox-gl.js可以参考中文官方文档/ 国际站

什么是mxdraw?https://mxcadx.gitee.io/mxdraw_docs/

mxdraw是基于three.js进行二次开发实现在线CAD图纸的预览，所以本质上我们还是是以mapbox-gl为主，将three.js中的物体对象显示在mapbox-gl的一个自定义图层中。

下面代码是mapbox和mxdraw结合使用的示例代码,先安装对应的依赖包:

  npm install mapbox-gl mxdraw three@0.113.2

import mapboxgl from "mapbox-gl";

import Mx from "mxdraw"

import * as THREE from "three"

// token需要自己在mapbox官网申请

mapboxgl.accessToken = "pk.eyJ1IjoibWFvcmV5IiwiYSI6ImNqNWhrenIwcDFvbXUyd3I2bTJxYzZ4em8ifQ.KHZIehQuWW9AsMaGtATdwA"

// 北京位置的经纬度

const center = [116.391305, 39.90553]

const map = new mapboxgl.Map({

     // Mapbox GL JS 进行地图渲染的 HTML 元素，或该元素的字符串 id 。该指定元素不能有子元素。

    container: 39;map39;,

    // 地图位置

    center,

    // 地图样式

    style: 39;mapbox://styles/mapbox/streets-v1139;,

    zoom: 16

})

// 图纸或者模型的高度

const modelAltitude = 100;

// 将 LngLat 投影转换为 墨卡托投影坐标

const point = mapboxgl.MercatorCoordinate.fromLngLat(

    center,

    modelAltitude

);

// 返回在此纬度上以墨卡托坐标单位表示的1米距离。

// 对于现实世界中使用米单位的坐标，这自然提供了转换为墨卡托投影坐标的比例尺

const lDistForM = point.meterInMercatorCoordinateUnits();

// 当前决定该cad图纸在现实中的范围是1公里

const lCADArea = 1000 * lDistForM * 1;

// 提供一些必要的mapbox信息，并且赋予了一些mxdraw提供的核心方法

let mxMap = {

    // mapbox生成的canvas元素

    canvas: null,

    // 自定义图层提供的gl上下文

    gl: void 0,

    // cad图纸的位置1

    cadLocation1: new THREE.Vector3(),

    // cad图纸的位置2

    cadLocation2: new THREE.Vector3(),

    // 海拔高度

    elevation: 0,

    // 自定义图层信息

    customLayer: {},

    // cad图纸控件对象

    mxObj: null,

    // 坐标系转换的矩阵1

    matCadToMap: new THREE.Matrix4(),

     // 坐标系转换的矩阵1

    matMapToCad: new THREE.Matrix4(),

    // 自定义图层的矩阵

    matrix: void 0,

    // 渲染函数

    render(gl, matrix){

 

    },

    /** 坐标系相互转换的方法 */ 

    cadToMercatorCoord(pt) {

        pt.applyMatrix4(this.matCadToMap);

        return new mapboxgl.MercatorCoordinate(pt.x,pt.y,pt.z); 

    },

    mercatorCoordToCad(pt){

        let ptRet = new THREE.Vector3(pt.x,pt.y,pt.z);

        ptRet.applyMatrix4(this.matMapToCad);

        return ptRet; 

    },

    cadLongToMercatorCoord(len){

        let pt1 = new THREE.Vector3(0,0,0);

        let pt2 = new THREE.Vector3(len,0,0);

        pt1.applyMatrix4(this.matCadToMap);

        pt2.applyMatrix4(this.matCadToMap);

        return pt1.distanceTo(pt2);

    }

}

// 通过以上信息从而确定cad图上的具体位置

mxMap.cadLocation1 = new THREE.Vector3(point.x - lCADArea / 2, point.y - lCADArea, point.z);

mxMap.cadLocation2 = new THREE.Vector3(point.x + lCADArea, point.y + lCADArea / 2, point.z);

// 新增一个mapbox自定义图层

const customLayer = {

    id: "3d-model", // 任意不重复的ID

    type: "custom",

    renderingMode: "3d",

    async onAdd(map, gl) {

        // 同步加载mxdraw核心库

        await Mx.loadCoreCode()

        // 拿到mapbox的canvas元素

        mxMap.canvas = map.getCanvas();

        // 以及webgl上下文

        mxMap.gl = gl

        // 创建图纸控件对象

        Mx.MxFun.createMxObject({

            // mapBox 提供 mapbox的一些必要参数

            mapBox: mxMap,

            // 要打开的图纸

            cadFile: "../../demo/buf/$hhhh.dwg",

            callback: (mxObj) => {

                mxMap.mxObj = mxObj;

                mxObj.addEvent("loadComplete", () => {

                    // 更新mapbox

                    map.triggerRepaint()

                });

            }

        }); 

    },

    render(gl, matrix) {

 

        // 赋值矩阵信息

        mxMap.matrix = matrix

        // 在创建图纸后会提供一个渲染函数,用于更新图纸

        mxMap.render(gl, matrix);

        // 刷新mapbox

        map.triggerRepaint()

    }

};

// 赋值这个自定义图层的信息

mxMap.customLayer = customLayer

//  添加自定义图层

 

map.on(39;style.load39;, ()=> {

    // 添加自定义图层

    map.addLayer(customLayer)

})

Mapbox集成更多其他GIS库的能力

Mapbox 与 L7框架

我们可以在mapbox基础上扩展 L7框架的能力，使mapbox的功能更加强大

L7是由蚂蚁金服 AntV 数据可视化团队推出的基于 WebGL 的开源大规模地理空间数据可视分析开发框架

点击[AntV L7 官方文档]查看使用L7提供的功能

以下是简单的L7结合mapbox的集成代码：

import { Scene, Mapbox } from "@antv/l7"

import mapboxgl from "mapbox-gl";

// 首先创建mapbox地图

mapboxgl.accessToken = "pk.eyJ1IjoibWFvcmV5IiwiYSI6ImNqNWhrenIwcDFvbXUyd3I2bTJxYzZ4em8ifQ.KHZIehQuWW9AsMaGtATdwA"

const map = new mapboxgl.Map({

    container: 39;map39;,

    center,

    style: 39;mapbox://styles/mapbox/streets-v1139;,

    zoom: 16

})

// 实例化L7提供的场景

const l7Scene = new Scene({

    id: 39;map39;,

    logoVisible: false,

    // 这里提供mapbox的地图

    map: new Mapbox({

        mapInstance: map

    })

})

按照上述代码，在mapbox地图上就可以使用L7提供的能力了。

更加详细的代码请参考源码示例中  src/L7 文件夹的代码,点击查看：[github]/ [gitee]

mapbox 与 deck.gl

deck.gl是一个webgl支持的框架，用于对大型数据集进行可视化探索性数据分析。

点击 [deck.gl文档]查看使用说明

deck.gl 可以做到与mapbox无缝衔接,集成方法可以看[@deck.gl/mapbox模块的使用文档]

也可以通过查看示例源码中的src/deckgl文件夹 查看deck.gl是如何在mapbox-gl 中使用的(每一个TS文件代表一个单独的示例),

前往[github]/  [gitee]查看源码。

mapbox 与 three.js

因为mxdraw库是基于three@0.113.2进行二次开发的(因为对源代码进行了一些修改，建议只使用three@0.113.2这个版本)。

添加的CAD图纸本质上是由three.js的物体对象构成的，所有我们也可以添加其他的three.js的物体对象。

点击 [three.js中文文档] 或者 [three.js官方文档] 查看具体API使用说明

在示例源码中的src/mxthree 文件夹中也提供了一些写好的物体对象加载到mapbox地图中的示例代码

可以通过在 [github]或者 [gitee] 查阅具体的代码实现

VueMapboxMxdraw示例源码的详细说明

概述

首先，示例源码是基于Vue3和mapbox-gl实现的一个交互式地图示例展现页面，比如上述与各其他由webgl封装的各种可以和mapbox-gl集成的前端库的使用示例，以及CAD图纸展现在mapbox-gl地图中的示例，我们可以理解为mxdraw是专注处理CAD图纸的渲染，而mapbox-gl 是地图的渲染，其他展示的库也都是围绕mapbox-gl展开的。

初始化

整个初始化流程是: Vue-> mapbox-gl -> mxdraw -> 示例入口函数

所有的初始化函数都叫 init

1. 首先可以我们应该找到src/components 文件夹中的HelloWorld.vue 在其中就可以找到 init 方法， 就是执行mapbox的初始化工作。

2. mapbox-gl 的初始化就包含了mxdraw 的初始化工作，我们可以在 src/mapbox/init.ts 中找到init 方法 在地图样式加载完成的事件中可以找到如下代码，其中mxDrawInit就是 mxdraw 的初始化 (该函数可以在src/mxdraw/init 方法中找到）

// ...

 map.on("style.load", async () => {

    // ...

    let kilometers = param.kilometers ? param.kilometers: 1;

    // 初始化图纸显示

    mxMap = await mxDrawInit(map, ptCADOrigin,kilometers, cadFile);

    // ...

});

3. 在mxdraw的初始化中， cmdInit通过命令模式注册，各种示例的入口函数. 在src/mxdraw/cmdInit.ts 可以看见所有的示例入口函数，可以根据文件引入位置查看对应的示例代码文件，如下代码所示：

import { addMinMpaContorl } from "@/mapbox/control/addMinMpaContorl"

// ...

MxFun.addCommand(39;addMinMpaContorl39;, addMinMpaContorl)

// ...

示例切换

示例切换就是执行对应的在初始化时注册的命令， 在src/components/MyMenu.vue  中可以看到每个菜单按钮数据都有个cmd属性，就表示其对应的命令。

每次执行一个命令前都会删掉当前mapbox-gl 的Map对象 重新初始化mapbox, 在整个删除过程中会涉及到mxdraw绘制three的资源没有得到释放的问题， 可以在 src/mxdraw/init.ts  中找到如下代码：

map.on(39;remove39;,()=> {

    // 地图删除触发对图纸的销毁函数

    beforeDestroy()

})

可以在 src/mxdraw/ResourceTracker.ts 中就专门为three的资源释放和追踪提供的方法类， 这样在删除地图，资源得到释放后，就不会造成页面卡顿现象了。

其他目录(mapbox为主)文件简要说明：

 * src/mapbox/Map 是对mapbox-gl中的Map类的一次封装， 重构或者新增了一些方法， 在如给标记点设置高度、线段3D拉伸等地方可能会用到这些方法。

 * src/animate.ts 利用了"d3-ease"提供的线性插值的能力封装了对应的方法， 提供了创建线性动画的方法以及添加动画等。 

 * src/mapbox/graphics 是对mapbox 使用图层展示 geojson数据的一个封装，可以创建一个自由操作的不同类型的不同形状的图形，以及基于这个去图形类去实现更多图形的示例。

 * src/mapbox/draw 主要是对mapbox-gl-draw 提供的绘制能力进行了封装，其中主要是绘制工具条和绘制能力的封装， 展示了如何扩展mapbox-gl-draw的绘制功能， 对杂乱且不兼容的各种扩展的绘制能力进行了一定程度的整合兼容。

 * src/mapbox/animate 是一些动画效果的示例。 

 * src/mapbox/calculate 是结合 turf 这个库 使用geojson数据参与计算的示例。 

 * src/mapbox/control 是mapbox 的各种控件使用示例，如上说的mapbox-gl-draw就是一个控件。  

 * src/mapbox/demo 是mapbox的一些demo示例，如mapbox加载three.js的3D城市、地图中加载对应位置的CAD图纸等等。 

 * src/mapbox/layer 是mapbox的一些常见使用图层的示例。 

 * src/mapbox/plugins 是一些常见的插件， 如city 就是加载3d城市，InternetMap就是加载各种第三方地图...

 * src/mapbox/pointTag 就是实现各种点标记的效果的示例。

 * src/mapbox/style 提供了各种mapbox的地图样式的配置信息。

 * patches文件夹中是修改node_modules 中一些依赖包的记录， 都是一些小改动，主要是解决一些整合功能出现的兼容性问题。