WorldWind系列十五：如何切割影像和DEM數(shù)據(jù)及其在WW中的應(yīng)用配置

WorldWind系列十五：如何切割影像和DEM數(shù)據(jù)及其在WW中的應(yīng)用配置來源：博客園作者：無痕客WorldWind學習系列十四中我從代碼上分析如何加載DEM數(shù)據(jù)，里面涉及了算法，有學習和借鑒意義。但對于只求應(yīng)用或者說是急于求成的網(wǎng)友來說，實用價值不是太大！我們分析代碼是一種學習過程，不是目的，終究要落在如何應(yīng)用自己的影像和DEM數(shù)據(jù)、如何基于自己的數(shù)據(jù)開發(fā)滿足自己項目需求的新的WW插件。這是一過程，需要循序漸進，今天只跟大家分享一下如何切割自己的影像或DEM，及如何設(shè)置相應(yīng)的XML配置。我的學習和實踐，主要是參考/wiki/Dstile_howto，對于英語較好的網(wǎng)友，建議閱讀原文，反正我英語不太好，結(jié)合實踐，我差不多看了五六遍原文。我下面是翻譯部分內(nèi)容及自己的實踐步驟和心得(將采用紅色字部分)。這是一篇教你如何一步步將你自己的具有地理參考系的影像數(shù)據(jù)添加到WorldWind中的文檔。該幫助文檔將告訴你如何將影像數(shù)據(jù)切割成瓦片，及怎樣在WW中利用這些瓦片數(shù)據(jù)創(chuàng)建圖層。至此，你可以將該圖層作為一個Add-on插件來發(fā)布。這個圖層可以完全放在你的電腦上。如果你想將瓦片數(shù)據(jù)作為發(fā)布服務(wù)提供給他人，該文檔可能對你幫助不大。WW的瓦片系統(tǒng)的組織如下圖：閱讀下面的內(nèi)容前，請確保你已經(jīng)理解上圖中WW瓦片的工作原理和XML的配置原理。（注：上圖是WW的精華）下面我將帶你創(chuàng)建一個圖層實例，里面的數(shù)據(jù)可以換做你自己的。（注：第一次實踐的話，建議你使用同樣的數(shù)據(jù)同樣的步驟，將整個過程走一遍）必備軟件工具：FWTools:這是一個操作具有地理參考系影像的免費的工具包，是開源工具。dstile切圖工具需要使用FWTools,最新版本V2.4.6。下載地址：/安裝FWTools時，你可以選擇不安裝開發(fā)文件，這樣可以節(jié)省一些安裝空間。dstile工具與2.X版本兼容，與1.X版FWTools不兼容。Dstile：使用版本是2007年8月13日，下載地址：:8080/tisham/dstile-0.2_win32_whatnickpatches.zip這個程序按照MakingLayers文章的處理過程。請將壓縮文件解壓后拷貝到FWTools的安裝目錄下（如：D:\ProgramFiles\FWTools2.4.6）WorldWind(1.4版)前期準備：除了軟件，你還將需要一個具有參考系的影像數(shù)據(jù)。本文中，我將使用特拉華州北部的地質(zhì)圖。(下載:/publications/digitaldata/geologicdata.aspx文中使用的是第六個TIFF數(shù)據(jù))影像格式必須是FWTools所支持的（here）。Dstile目前不能處理索引影像，但是這樣的影像可以先通過FWTools中pct2rgb功能轉(zhuǎn)換成RGB影像。簡便起見，我會將影像數(shù)據(jù)放到FWTool文件夾下，但也可放在其他地方，使用時確保正確的影像文件路徑。Dstile也可以切合地形數(shù)據(jù)，只需要在命令行中添加--dem參數(shù)。注意：地形數(shù)據(jù)必須是16位的。創(chuàng)建瓦片金字塔：Dstile是個命令行程序，在你的開始菜單中運行“FWToolsshell”（注：安裝FWTools會在桌面上出現(xiàn)該快捷圖標）。將會出現(xiàn)帶FWTools路徑的命令行窗口。你也可以在FWTools文件夾下運行“setfw.bat”命令腳本。創(chuàng)建瓦片的通用命令行格式如下：dstile.exetile--lztsdtile_size--wwcache--overviewsoutput_directorygeoreferenced_image_file(s)參數(shù)如下：tile_size-0圖層瓦片大小，十進制數(shù)，能被180正常（最好為180/(2^N)）。output_directory-瓦片金字塔的輸出路徑。（如何沒有盤符只要文件夾名，是在FWTool安裝目錄下）georeferenced_image_file(s)-影像數(shù)據(jù)的完整路徑（如果影像數(shù)據(jù)在FWTool安裝目錄下的文件夾下，可以使用相對路徑）.一系列的多重影像可以自動組合成單一的瓦片金字塔。（Alistofmultipleimagefilescanbesuppliedandwillbeautomaticallycombinedintoasinglesetoftiles.）命令說明：--tile：告訴dstile將要創(chuàng)建瓦片金字塔--wwcache：告訴dstile按WorldWind的內(nèi)部格式組織和命名創(chuàng)建的瓦片--overviews：告訴dstile去創(chuàng)建所有可以創(chuàng)建的瓦片圖層，忽略該命令，將會導致只創(chuàng)建最詳細的瓦片圖層--png:通常用來創(chuàng)建.png格式的瓦片（速度慢且沒壓縮），忽略該命令，將默認為jpg格式瓦片--float:被用來切割浮點型DEM數(shù)據(jù)，比Int16稍微更準確些。--srcProj:被用來指明缺少.tif/.tfw文件時的投影坐標。使用epsg代碼。例如epsg:32754isUTMZone54S,epsg:4326isWGS84.學會在FWToolsShell中查看命令：我示例中的地質(zhì)圖，我使用如下命令創(chuàng)建瓦片金字塔：dstile.exetile--lztsd1.0--wwcache--overviewsoutput_tilesgeomap10.tif將會在FWTools的安裝目錄下創(chuàng)建一個新的output_tiles文件夾，里面存放著瓦片金字塔系統(tǒng)。輸入影像文件為geomap10.tif。注意：這個輸入文件必須是影像數(shù)據(jù)自身，而不是世界文件（示例中的geomap10.tfw）盡管.tfw文件是必須的且必須與影像數(shù)據(jù)在同一個文件夾下。在這個例子中，output_tiles文件夾下創(chuàng)建了六層數(shù)據(jù)（文件夾名字從0到5）。Dstile運行中，會依次讀取輸入?yún)?shù)，并顯示進度。處理該111M的影像數(shù)據(jù)花費了一兩分鐘。據(jù)說dstile在FreeEarthFoundation網(wǎng)站的應(yīng)用中，單機從21GB中錄制1.8G的瓦片樹花了70分鐘。這是我使用自己的試驗數(shù)據(jù)生成的瓦片金字塔，為9層。0層瓦片大小(Levelzerotilesize)：這個參數(shù)控制著你的影像圖層在哪一縮放界別或視角高度上顯示。0層瓦片大小越大說明你放大時越早出現(xiàn)，同理相反。作為參照,thebluemarble的lzts為36°，WorldWind中默認的Landsat圖層的LZTS為2.25°。Zoomit!功能中的高分辨率影像使用的LZTS為0.1~0.2度。在地質(zhì)圖中，我使用1°的LZTS。這使得該圖層將會在海拔390千米左右出現(xiàn)。你也可以按照自己的需要改變該參數(shù)。LZTS的大小理想值為最好為180/(2^N)，N為整數(shù)。該例子中理想的LZTS為1.40625（180/(2^7)）。如果dstile的切割值不滿足該表達式，可能會導致圖層在WW中繪制是出現(xiàn)水平定位問題。本實例中的地圖沒有表現(xiàn)出該問題是因為相對粗略的比例尺。高精度的正射影像更可能會出現(xiàn)水平定位問題，所以最好是遵循該表達式180/(2^N)規(guī)則。向WW中添加圖層：為了在WW中顯示該圖層，需要將切好的瓦片數(shù)據(jù)放到WW的目錄下，同時要為該新圖層創(chuàng)建一個XML配置文件。本實例中，我將瓦片數(shù)據(jù)放在\Data\Earth目錄下。同樣，瓦片數(shù)據(jù)可以在/Add-ons/的任何位置。我沒有將數(shù)據(jù)放到\Cache\目錄下，是因為我偶爾會刪除緩存文件夾下所以數(shù)據(jù)。我會在\Cache下存放可以重新下載的數(shù)據(jù)。因此我將output_files文件夾下的所有內(nèi)容放在WW目錄的"\Data\Earth\N.Delawaregeologymap\"里。這些瓦片文件在WW目錄下的組織方式由你來定。如果我有很多地質(zhì)地圖放在WW離，我可能會創(chuàng)建個文件夾然后把瓦片數(shù)據(jù)放到里面。（例如：\Data\Earth\Geologymaps\N.Delaware\）只要你能讓WW按照你的組織方式找到它們。一旦瓦片數(shù)據(jù)放好位置，我們需要為該圖層創(chuàng)建一個XML文件。該XML文件存放在WW中的\Config\Earth\。將XML命名為圖層名是很好的方式。我使用的XML內(nèi)容如下：<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?><LayerSetName="Geologymaps"ShowOnlyOneLayer="false"ShowAtStartup="false"xmlns:xsi="/2001/XMLSchema-instance"xsi:noNamespaceSchemaLocation="LayerSet.xsd"><QuadTileSetShowAtStartup="true"><Name>N.Delaware</Name><DistanceAboveSurface>0</DistanceAboveSurface><BoundingBox><North><Value>40.0</Value></North><South><Value>39.0</Value></South><West><Value>-76.0</Value></West><East><Value>-75.0</Value></East></BoundingBox><TerrainMapped>true</TerrainMapped><ImageAccessor><LevelZeroTileSizeDegrees>1.0</LevelZeroTileSizeDegrees><NumberLevels>6</NumberLevels><TextureSizePixels>512</TextureSizePixels><ImageFileExtension>jpg</ImageFileExtension><PermanentDirectory>Data\Earth\N.Delawaregeologymap</PermanentDirectory></ImageAccessor><TransparentColor><Red>0</Red><Green>0</Green><Blue>0</Blue></TransparentColor></QuadTileSet></LayerSet>"LevelZeroTileSizeDegrees"為你切割影像時的LZTS的值"PermanentDirectory"：是你存放瓦片的文件夾路徑圖層集合的名字定義為："Geologymaps"，該圖層的名字為"N.Delaware".影像外部的部分空白的，對應(yīng)的瓦片是黑色的。"TransparentColor"的值似的那些部分是透明的。注意：這會使得影像里純黑部分是透明的。一些預處理步驟可能會修正它。例如在影像中默認的空值和假定真實影像中沒有像素是純白的。修正方法如下：1.給純黑像素添加一個偏移量（如32）2.將所有的白像素點為黑色3.切割時使用上面設(shè)置的透明顏色因為JPEG壓縮過程中黑邊不是全黑的，可以采用下面的方式：<TransparentMinValue>0</TransparentMinValue><TransparentMaxValue>20</TransparentMaxValue>根據(jù)經(jīng)驗采用最好可視效果的透明最大值，20只是建議值。自定義DEM向WW中添加自定義的DEM與添加影像的處理很類似。但是，瓦片數(shù)據(jù)和XML代碼分別放在Cache目錄下和earth.xml中。Dstile命令：DEMtif必須是float32或int16格式的，并且是一個色帶。命令行如下：dstiletile--lztsd<levelzerotilesizeindegrees>--wwcache[tileoutinworldwindcacheformat]--dem[usedemtilingswitch][--srcProjepsg:4326]--overviews[buildhigherleveloverviews]<destinationdirectory><sourcefile(s)>命令及參數(shù)基本與上面介紹的類似，只是需要“--dem”命令。瓦片數(shù)據(jù)存放位置：將瓦片數(shù)據(jù)放在Cache里的SRTM中的自定義文件夾下。例如：X:\WorldWind\Cache\Earth\SRTM\<CustomDEM>.DEM數(shù)據(jù)切割生成金字塔：XML格式在config文件夾下的Earth.xml，在TerrainAccessor標簽下添加HigherResolutionSubset自標簽。同時名字和數(shù)據(jù)集名字要與上面自定義的文件夾名相同。格式如下：<HigherResolutionSubsetsName="CustomDEM"><TerrainTileService><ServerUrl></ServerUrl><DataSetName>CustomDEM</DataSetName><LevelZeroTileSizeDegrees>0.5</LevelZeroTileSizeDegrees><NumberLevels>6</NumberLevels><SamplesPerTile>512</SamplesPerTile><DataFormat>Int16</DataFormat><FileExtension>bil</FileExtension></TerrainTileService><LatLonBoundingBox><North><Value>0.0</Value></North><South><Value>-1.0</Value></South><West><Value>0.0</Value></West><East><Value>1.0</Value></East></LatLonBoundingBox></HigherResolutionSubsets>你可以在TerrainManager里關(guān)閉或打開該圖層；注意：你需要縮放操作來實現(xiàn)切換。實驗結(jié)果截圖：我后來添加自己的數(shù)據(jù)的截圖：相應(yīng)的XML配置文件內(nèi)容：<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?><LayerSetName="Geologymaps"ShowOnlyOneLayer="false"ShowAtStartup="true"xmlns:xsi="/2001/XMLSchema-instance"xsi:noNamespaceSchemaLocation="LayerSet.xsd"><QuadTileSetShowAtStartup="true"><Name>GW</Name><DistanceAboveSurface>0</DistanceAboveSurface><BoundingBox><North>//這下面的值可以通過gdalinfoxxx.tif里獲取<Value>38</Value></North><South><Value>37</Value></South><West><Value>102</Value></West><East><Value>104</Value></East></BoundingBox><TerrainMapped>true</TerrainMapped>//是否啟用地形數(shù)據(jù)<ImageAccessor><LevelZeroTileSizeDegrees>1.0</LevelZeroTileSizeDegrees><NumberLevels>9</NumberLevels><TextureSizePixels>512</TextureSizePixels><ImageFileExtension>jpg</ImageFileExtension><PermanentDirectory>Data\Earth\GW</PermanentDirectory></ImageAccessor><TransparentColor><Red>0</Red><Green>0</Green><Blue>0</Blue></TransparentColor></QuadTileSet></LayerSet>提示：1.當你測試LZTS時，每次運行前最好把輸出文件夾清空。因為Dstile創(chuàng)建的新的瓦片數(shù)據(jù)可能和已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)重疊，但不會清出原有的瓦片數(shù)據(jù)。2.將輸出文件夾路徑設(shè)定為WW目錄下面是不錯的選中。我使用實例中臨時文件夾更容易學習。你可以直接定義你要WW中存放瓦片的文件夾目錄，例如dstile.exetile--lztsd1.0--wwcache--overviews"C:\ProgramFiles\NASA\WorldWind1.4\Add-ons\Earth\geomap10"geomap10.tif3.為了使切割的影像不超出WGS84的最大范圍（-180，-90，180，90），你可以使用如下方式查詢：gdalinfogeom