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Cesium Terrain Builder（CTB）功能扩展与源码修改实践

本文基于 Cesium Terrain Builder（CTB）源码，系统讲解了 Quantized Mesh Terrain 的结构与生成流程，并实现了非 gzip Terrain 输出及指定瓦片范围生成等生产级功能扩展与编译实践。

#cesium #ctb #gis

基于 Cesium Terrain Builder（CTB）源码实现：

  1. 支持输出非 gzip 压缩 Quantized Mesh Terrain
  2. 支持按指定瓦片范围输出 Terrain Tile

一、项目背景

Cesium Terrain Builder（CTB）是一个用于生成 Cesium Terrain Tile 的开源工具。

官方项目：

  • geo-data/cesium-terrain-builder
  • quantized-mesh terrain specification

CTB 可以：

  • 从 DEM（GeoTIFF）生成 Terrain Tile
  • 输出：
    • heightmap-1.0
    • quantized-mesh-1.0

二、业务问题

CTB 默认输出：

text
gzip 压缩 terrain tile

即：

text
*.terrain

文件实际为：

text
gzip(binary terrain data)

默认 gzip 的问题#

在某些业务场景：

  • Terrain 为内网访问
  • 本地 SSD
  • 局域网
  • 浏览器缓存命中高

此时：

text
gzip 解压增加浏览器 CPU 消耗

因此：

希望支持输出非 gzip terrain tile。

三、CTB 源码结构分析

1. Terrain 数据对象#

heightmap-1.0#

text
TerrainTile

quantized-mesh-1.0#

text
MeshTile

官方 quantized-mesh 规范：

text
Terrain tiles are served gzipped.

2. Terrain 生成器#

TerrainTiler#

生成：

text
TerrainTile

MeshTiler#

生成：

text
MeshTile

3. Terrain 序列化器#

核心：

text
CTBFileTileSerializer

负责：

text
tile -> 文件

四、功能扩展：支持非 gzip 输出

1. 增加 gzip 参数#

文件：

text
tools/ctb-tile.cpp

TerrainBuild 增加：

cpp
bool gzib;

构造函数默认：

cpp
gzib(false)

2. 增加命令行参数#

cpp
static void setGzib(command_t* command) {
    static_cast(Command::self(command))->gzib = true;
}

main 注册：

cpp
command.option(
    "-G",
    "--gzip",
    "use gzip compress file(default uncompress)",
    TerrainBuild::setGzib
);

3. 修改 serializeTile#

文件：

text
CTBFileTileSerializer.cpp

增加：

cpp
bool gzibFlag

核心代码：

cpp
if (gzibFlag) {

    CTBZFileOutputStream ostream(temp_filename.c_str());

    tile->writeFile(ostream, writeVertexNormals);

    ostream.close();

} else {

    FILE *fp = fopen(temp_filename.c_str(), "wb");

    CTBFileOutputStream ostream(fp);

    tile->writeFile(ostream, writeVertexNormals);

    fclose(fp);
}

4. buildMesh 传递参数#

cpp
serializer.serializeTile(
    tile,
    writeVertexNormals,
    command->gzib
);

五、功能扩展：指定范围输出

1. 增加参数#

TerrainBuild 增加：

cpp
int layerStartX;
int layerStartY;
int layerEndX;
int layerEndY;

默认：

cpp
layerStartX(-1),
layerStartY(-1),
layerEndX(-1),
layerEndY(-1)

2. 注册参数#

cpp
command.option("-A", "--start-x <sx>",
    "tile start x",
    TerrainBuild::setLayerStartX);

command.option("-D", "--end-x <ex>",
    "tile end x",
    TerrainBuild::setLayerEndX);

command.option("-W", "--start-y <sy>",
    "tile start y",
    TerrainBuild::setLayerStartY);

command.option("-S", "--end-y <ey>",
    "tile end y",
    TerrainBuild::setLayerEndY);

3. buildMesh 范围过滤#

核心逻辑：

cpp
if (
    coordinate->x >= layerStartX &&
    coordinate->x <= layerEndX &&
    coordinate->y >= layerStartY &&
    coordinate->y <= layerEndY
)

六、编译

Linux#

bash
sudo apt install     build-essential     cmake     libgdal-dev     zlib1g-dev
bash
mkdir build
cd build

cmake ..

make -j8

七、命令行说明

默认 terrain#

bash
ctb-tile     -o terrain     dem.tif

quantized mesh#

bash
ctb-tile     -f Mesh     -o terrain     dem.tif

指定范围#

bash
ctb-tile.exe     -o D:/test/tile     D:/test/dem.tif     -f Mesh     -s 6     -e 6     -A 105     -D 107     -W 45     -S 47

gzip 输出#

bash
ctb-tile     -G     -f Mesh     -o terrain     dem.tif

八、完整参数

参数 说明
-V 输出版本
-h 帮助
-o 输出目录
-p geodetic / mercator
-f Terrain / Mesh
-c 线程
-t tile size
-s start zoom
-e end zoom
-r 重采样
-R 不覆盖
-G gzip
-A start x
-D end x
-W start y
-S end y

九、DEM 预处理

NoData 处理#

text
Con(IsNull("xxxx.tif"),0,"xxxx.tif")

作用：

text
NoData -> 0

PixelType#

推荐：

text
float -> int16/int32

十、生产建议

非 gzip 适合：#

  • 内网
  • SSD
  • 本地 terrain
  • 高并发

大范围 terrain#

推荐：

  • 分块生成
  • 局部更新
  • 分 zoom 生产

十一、相关项目

  • geo-data/cesium-terrain-builder
  • ahuarte47/cesium-terrain-builder
  • CesiumGS/quantized-mesh
  • tum-gis/ctb-quantized-mesh

十二、结论

本次源码扩展实现：

1. 非 gzip terrain 输出#

解决：

text
浏览器解压 CPU 开销

问题。

2. 指定范围 terrain 输出#

支持：

text
局部 terrain 更新

降低：

  • 生成时间
  • 磁盘占用
  • 更新成本