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Unity3D离线版数字地球实现

作者:互联网

Unity3D离线版数字地球实现

概述

最近因为某个项目需求,要我们这边做一个类似数字地球的东西出来,但是由于某些原因限制了不能连接外部网络,所以要求做一个本地的离线版数字地球出来。因为一直在用Unity3D学做游戏开发,稍微调研了一下感觉用unity3d也应该能做出来。所以这里先开一个坑,写一下实现这个离线版数字地球的学习过程(顺便学习一下GIS)的相关知识。

效果展示

这里简单先展示下做出来的离线版数字地球的效果吧(上传图片大小限制在5M,看着不是很清晰):
在这里插入图片描述

设计思路

设计思路还是比较清晰的:

GIS相关计算公式(经纬度与三维坐标)

简单罗列下目前可能会用到的GIS相关公式吧(注意由于使用了Unity的Mathf函数,这些函数的操作数都是float级别的,所以实际上可能计算出来会有一点点的偏差,如果可以的话最好还是用double的方式实现下这里的这些函数)。

	/// <summary>
    /// 根据经纬度计算球面坐标
    /// </summary>
    /// <param name="longitude">经度</param>
    /// <param name="latitude">纬度</param>
    /// <returns></returns>
    private Vector3 GetSphericalCoordinates(double longitude,double latitude)
    {
        latitude = latitude * Mathf.PI / 180D;
        longitude = longitude * Mathf.PI / 180D;
        double x = EarthRadius * Mathf.Cos((float)latitude) * Mathf.Sin((float)longitude);
        double y = EarthRadius * Mathf.Sin((float)latitude);
        double z = -EarthRadius * Mathf.Cos((float)latitude) * Mathf.Cos((float)longitude);
        return new Vector3((float)x, (float)y, (float)z);
    }
	/// <summary>
    /// 根据三维坐标计算经纬度
    /// </summary>
    /// <param name="pos">目标三维坐标</param>
    /// <returns></returns>
    private Vector2 CalculateLontitudeAndLatitude(Vector3 pos)
    {
        int s = 1;
        int q = 1;
        if (pos.x < 0.0f)
        {
            s = -1;
        }        
        if(pos.y > 0.0f)
        {
            q = -1;
        }
        float latitudeAngle = Mathf.Asin(pos.y / EarthRadius);
        float latitude = latitudeAngle * 180.0f / Mathf.PI;

        float longtitudeAngle = Mathf.Acos(pos.z / (-1.0f * EarthRadius * Mathf.Cos(latitudeAngle)));
        float longtitude = longtitudeAngle * 180.0f / Mathf.PI;
        return new Vector2(s * longtitude, q * latitude);
    }

GIS计算公式(瓦片,像素与经纬度)

这部分稍微就有那么一点复杂了,主要是这涉及到一些GIS坐标投影和瓦片之间的坐标转化与计算公式,具体公式来源自国内主要地图瓦片坐标系定义及计算原理 这一篇博客,这个博客对GIS瓦片这些计算公式写的十分详解了,我这里就用代码简单的实现一下(同理精度float存在一定精度的问题)

	/// <summary>
    /// 双曲函数
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    private float Sinh(float x)
    {
        float ax = (Mathf.Exp(x) - Mathf.Exp(-1.0f * x))/2;
        return ax;
    }
	/// <summary>
    /// 根据经纬度获取目标瓦片位置
    /// </summary>
    /// <param name="longtitude">经度</param>
    /// <param name="latitude">纬度</param>
    /// <returns></returns>
    private Vector2 CalculateTileIndex(double longtitude,double latitude)
    {
        int x = (int)(Mathf.Pow(2, ZoomLevel - 1) * (longtitude / 180 + 1));
        int y = (int)(Mathf.Pow(2, ZoomLevel - 1) * (1 - Mathf.Log((Mathf.Tan(Mathf.PI * (float)latitude / 180) + 1/Mathf.Cos(Mathf.PI * (float)latitude / 180)), 2.7182818f) / Mathf.PI));
        return new Vector2(x, y);
    }
	/// <summary>
    /// 根据瓦片编号获取经纬度信息
    /// </summary>
    /// <param name="xtile">瓦片x编号</param>
    /// <param name="ytile">瓦片y编号</param>
    /// <returns></returns>
    private Vector2 CalculateLongAndLa(int xtile,int ytile)
    {
        float n = Mathf.Pow(2, ZoomLevel);
        float longtitude = xtile / n * 360.0f - 180.0f;
        float latitude = Mathf.Atan(Sinh(Mathf.PI * (1 - 2 * ytile / n))) * 180.0f / Mathf.PI;
        return new Vector2(longtitude, latitude);
    }
	/// <summary>
    /// 经纬度坐标转像素坐标
    /// </summary>
    /// <param name="longtitude">经度</param>
    /// <param name="latitude">纬度</param>
    /// <returns>像素坐标值</returns>
    private Vector2 LongAndLaToPixel(float longtitude,float latitude)
    {
        float pixelX = (longtitude + 180 / 360) * Mathf.Pow(2, ZoomLevel) * 256 % 256;
        float pixelY = (1 - Mathf.Log(Mathf.Tan(latitude * Mathf.PI / 180) + 1 / (Mathf.Cos(latitude * Mathf.PI / 180)), 2.7182818f) / (2 * Mathf.PI)) * Mathf.Pow(2, ZoomLevel) * 256 % 256;
        return new Vector2(pixelX, pixelY);
    }
	/// <summary>
    /// 根据瓦片上某一点的像素坐标得到经纬度坐标
    /// </summary>
    /// <param name="tileX">瓦片X编号</param>
    /// <param name="tileY">瓦片Y编号</param>
    /// <param name="pixelX">目标点X像素坐标</param>
    /// <param name="pixelY">目标点Y像素坐标</param>
    /// <returns></returns>
    private Vector2 PixelToLongAndLa(float tileX,float tileY,float pixelX,float pixelY)
    {
        float longtitude = (tileX + pixelX / 256) / (Mathf.Pow(2, ZoomLevel)) * 360 - 180.0f;
        float latitude = (Mathf.Asin(Sinh(Mathf.PI - 2 * Mathf.PI * (tileY + pixelY / 256) / (Mathf.Pow(2, ZoomLevel))))) * 180 / Mathf.PI;
        return new Vector2(longtitude, latitude);
    }

然后可以简单以0级瓦片和1级瓦片验算下效果对不对就行了。

基本流程

瓦片资源包

感觉最难的就是瓦片地图资源的获取,因为没啥经验当时找了好久才找到,也算花了不少人力物力吧,这里(提取码:7mk3 ,里面含一个中国12级的TMS瓦片和全球9级卫星TMS瓦片,以及Google road map14级瓦片,不过Google road map9-14级不太全,只有一部分,全放进去了)分享出来我弄到的瓦片地图资源,有需要的朋友可以自取,文件内容比较大(顺便也给文章点个赞吧),需要花一点时间下载。

在这里插入图片描述

标签:Unity3D,经纬度,数字地球,float,离线,Mathf,坐标,瓦片,latitude
来源: https://blog.csdn.net/qq_34593985/article/details/110633018