地形切片
切片技术
切片是一种对大规模数据分级分块加载的思想，即，当显示范围大时，加载粗糙数据，显示范围小时加载精细数据，从而保证对地图数据的加载开销不会太大。
目前常用的切片主要分为矢量切片和栅格切片，顾名思义，矢量切片存储的是矢量数据，加载后需要实时渲染，而栅格切片存储的数据就是图片，这一本质区别决定了矢量切片和栅格切片各有优劣：
- 矢量切片需要实时渲染，其效率较栅格切片低，但是可以灵活、快速地切换样式、开关图层，并且数据量小
- 栅格切片直接请求图片，效率高，但是图片已经固定，无法进行图层操作，数据量较矢量切片大
同理，地形切片就是一种对大规模地形数据的分级分块处理方法，鉴于没找到较好的开源地形切片解决方案，这里我依照传统矢量和栅格瓦片的处理方案，生成一种自定义的地形数据解决方案。
地图切片的基本原理
Web 墨卡托投影
Web墨卡托投影（又称球体墨卡托投影）是墨卡托投影的变种，它接收的输入是Datum为WGS84的经纬度，但在投影时不再把地球当做椭球而当做半径为6378137米的标准球体，以简化计算。同样为了方便，设计师舍弃了高纬度地区的数据，使地球投影后得到一个方形区域，即Web墨卡托投影的世界范围为：**[-π * R，π * R] [-π * R，π * R] **
瓦片金字塔模型
- 内容从粗到细，从顶层到基层等各种数据演变的模型称为金字塔模型, 瓦片地图也是一种从粗倒细逐渐演变的数据结构。
- 瓦片数据就是在同一级别中按照整体的行列组织，上一级和下一级之间数据细节会发生变化，要描述更多的细节就需要更大的描述空间，换言之就是使用更多的瓦片描述细节。
- 任意的直角坐标系下的地图数据都可以按照区域来划分，瓦片是一种简单而直接的划分地图数据的方式。瓦片是具有相同宽和高的（纵横跨度相同）的数据块。
- 通常瓦片的索引由三维纬度的坐标来确定：
- zoom 瓦片的缩放等级
- colum 瓦片列号
- zoom 瓦片行号
怎么对这堆图片进行编号，是目前主流互联网地图商分歧最大的地方。总结起来分为四个流派：
- 谷歌XYZ：Z表示缩放层级，Z=zoom；XY的原点在左上角，X从左向右，Y从上向下。
- TMS：开源产品的标准，Z的定义与谷歌相同；XY的原点在左下角，X从左向右，Y从下向上。
- QuadTree：微软Bing地图使用的编码规范，Z的定义与谷歌相同，同一层级的瓦片不用XY两个维度表示，而只用一个整数表示，该整数服从四叉树编码规则
- 百度XYZ：Z从1开始，在最高级就把地图分为四块瓦片；XY的原点在经度为0纬度位0的位置，X从左向右，Y从下向上。
瓦片计算
当知道了瓦片的编号规则和瓦片编号，就可以轻松得到瓦片的空间范围，例如，当以z x y分别表示瓦片的缩放等级、列号和行号，瓦片起算为左上角，以及缩放等级从 0 级开始时有：
s p a n = 2 ∗ π ∗ R / 2 z span = 2 * π * R / 2^z span=2∗π∗R/2z
X = − π ∗ R + x ∗ s p a n X = - π* R + x * span X=−π∗R+x∗span
Y = π ∗ R − y ∗ s p a n Y = π * R - y * span Y=π∗R−y∗span
其中 span 为瓦片跨度，X、Y 为瓦片左上角坐标
因此，对于编号规则和编号已知的瓦片，其空间范围是已知的
自定义地形切片
地形切片的构建思路
其定义地形切片构建的核心是 根据瓦片的范围，去大块的地形上取得所需要的数据
- 首先构建一个大的地形tif数据，可采用arcgis的镶嵌功能实现
- 根据需要生成地形切片的范围，确定合理地地形切片分级数和行列范围
- 根据每个瓦片的范围不断去大的地形数据上采样，最终输出为自定义的地形切片
地形切片实现
这里由于我需要在地形切片上再叠加纹理，所以把地形切片混合到自定义地球表面数据中去，在OSG 渲染栅格数据到地球中我介绍了如何根据栅格切片或者DEM输出自定义面向渲染的已进行三维表面重建的二进制数据，这里，我们把 DEM 数据结合到栅格瓦片的三维表面重建中，就得到了包含 DEM地形数据、表面重建信息的二进制数据
在OSG 渲染栅格数据到地球中我们实现了对任意瓦片、包含范围信息的DEM数据的三维表面重建，其原理都是对栅格数据进行采样，每个采样点的地理坐标都可以计算得到，再将其映射到地球表面（xyz坐标系）即可，这次，我们将栅格数据的采样和输出跟DEM数据结合，使其输出的数据包含高程信息，这样在坐标转换到 xyz 坐标系时就会产生地形起伏
整体的思路比较简单，过程中需要注意以下几点：
- 使用的数据投影应保持一致，DEM 数据应先投影到 Web 墨卡托
- 注意为每个瓦片构建一个合适大小的缓冲区，对连续地形进行接边处理
- 可通过调整数据的采样间隔来平衡数据量和渲染质量
