地质模型相关解决方案
使用场景
本文档主要介绍地质模型导入到 SuperMap 之后，可以用来做哪些功能，实现什么样的效果，在项目上有什么样的应用？
在 SuperMap iDesktop 中，我们可以批量修改模型颜色，编辑修改模型纹理。 在SuperMap iClient3D for WebGL中，我们还实现了多种地质体实时分析功能，包括：
- 1、实时剖面分析（实时封边，获取被剖切对象ID）
- 2、实时裁剪（多边形裁剪）
- 3、实时开挖（圆柱体、多边形开挖）
- 4、实时表达（爆炸、夸张）
- 5、实时构建虚拟钻孔（实时构建，实时查看）
功能实现
本文从以下三个方面，逐步进行介绍：
- 1、在SuperMap iDesktop中，根据项目要求，编辑修改地质模型的材质；
- 2、通过SuperMap iServer将编辑好的UDB/UDBX格式的数据，发布成数据服务；
- 3、在SuperMap iClient3D for WebGL中，加载数据服务，并实现地质体的实时分析功能。
1、编辑修改地质模型的材质
如果导入的地质体模型没有材质，或者想要修改模型的材质，都可以在SuperMap iDesktop中完成。
目前我们提供了三种编辑材质的方法：
- ①通过“材质浏览器”功能，实时选中对象修改材质；
- ②通过“批量修改模型材质颜色”功能，根据对象的属性，批量修改模型的颜色；
- ③通过“材质编辑”功能，单独隔离出所选对象，编辑材质。
1.1、通过“材质浏览器”功能，实时选中对象修改材质
我们以一个Geo3DML文件为例进行说明：
- ①通过第三方软件打开该Geo3DML文件，观察其结构由三部分组成：Zone，Layer与Fault。
- ②通过SuperMapiDesktop直接导入Geo3DML文件，得到的数据集中，对象个数与类型与第三方软件中看到的结果一致。
- ③这里介绍如何通过“材质浏览器”的功能来编辑修改材质：
- ①给数据集添加一个材质属性
- ②在属性表中，设置Color的属性值
- ③通过批量修改模型材质颜色功能，批量修改模型的材质颜色
- ①将需要处理的数据集添加到场景中，选中对象，右键单击，在弹出的对话框中，选择“材质编辑”功能。
- ②页面跳转至材质编辑界面，如果模型没有纹理坐标，是不能贴纹理的，因此，首先对模型的纹理坐标重新进行计算。重复模式选择实际大小，并根据地质体的范围设置合适的“横向大小”与“纵向大小”，然后点击下方的“应用到模型”。
- ③模型设置好纹理坐标之后，就可以设置纹理了。点击顶部的材质按钮，弹出材质编辑对话框。点击纹理编辑下面的添加按钮，即可添加相应的纹理图片。如果不合适，可进行替换，删除操作。
- ④在材质浏览器中，给出了当前数据集中的所有材质。如果需要对新的模型设置已有的材质，只需要在材质浏览器中，选择对应的材质即可。
- ⑤点击保存到模型，得到带有纹理效果的地质模型。
其中，Zone有4个对象；Layer有5个对象，Fault有11个对象，共20个对象。模型本身是没有材质信息的，此时看到的模型颜色是随机生成的，并不是实际的颜色效果。
但导入的模型没有材质信息，均显示为默认的灰色材质。
1、点击“三维地理设计-模型操作-材质编辑-材质”按钮，弹出材质浏览器面板。
2、点击“添加”按钮，并新建一个材质“地层x”，并设置材质颜色及纹理。
材质颜色的RGB值可参考下图所示的色标。
3、设置好颜色及纹理之后，通过在场景中选择对象，再点击“将材质赋给选中对象”按钮，直接将设置的材质赋给相应的对象。
4、依次选择场景中的其它对象，并赋予其材质。
1.2、批量修改模型材质颜色
如下图所示，另一份导入的模型也没有颜色及纹理。
“批量修改模型材质颜色”功能，支持根据模型对象的属性信息，过滤出相同材质的对象，然后批量赋予材质。
如果导入的数据集本身就已经有记录材质的属性，则可以跳过前面两个步骤，进入第三步。如果没有相关的材质属性，需要先添加一个材质属性。
选中数据集，右键单击“属性”按钮，弹出属性面板；在属性面板中，点击“添加”按钮，添加一个新的属性进来。这里添加一个文本型的属性，命名为“Color”。
选中数据集，右键单击“浏览属性表”，可以看到在属性表的最后，显示出了上一步添加的“Color”属性。根据项目要求，给其赋值。
点击“三维数据-模型处理-修改材质颜色”功能，在弹出的“批量修改模型材质”面板中，选择“条件设置”，通过设置SQL表达式，批量设置模型的颜色。
SQL表达式面板中，选择Color对象，点击获取唯一值，即可得到所有的Color属性，再通过Color=‘颜色’表达式，过滤出相同材质的对象。
依次设置不同颜色的过滤条件与过滤色，最后点击确定，生成一个新的带有材质颜色的数据集。
1.3 给模型增加或修改纹理
1.2中的功能，只能修改模型的颜色，不能编辑模型的纹理。如果要增加或修改模型的纹理，需要使用“材质编辑器”功能。
1.4总结
“材质浏览器”功能，可以实时选中对象修改材质，及将做好的材质直接赋给选中的模型，比较接近常规建模软件中的做法，方便材质的管理及设置。
“批量修改模型材质颜色”功能，能够根据对象的属性，批量修改模型的颜色，适合对象数比较多的数据，但不支持设置带有纹理贴图的材质。
“材质编辑”功能，可以单独将选中的对象进行隔离观察，并修改其颜色及纹理。如果对象在整体场景中不容易观察，可通过该功能进行编辑。
以上三种编辑材质的方法，各有所长，实际使用过程中，根据数据的特征进行选择。
2、将模型数据发布数据服务
2.1 将处理好的数据集通过 SuperMap iServer 发布为数据服务
启动 SuperMap iServer，进入快速创建服务页面，点击“快速发布一个或一组服务”， 依次选择“工作空间”-“REST-数据服务”。
发布成功之后，页面会弹出“快速发布服务-配置完成”窗口。
2.2获取地质体对象的服务地址
点击进入配置完成窗口中的服务地址，依次点击进入“data-datasource-数据源名-datasets-数据集名-features”。该页面列出了当前数据集下面GEOMODEL的要素数量，这里的示范数据集下面有11个几何对象，所以要素数量为11。
即该数据集下面第一个地质模型对象的服务地址为：http://localhost:8090/iserver/services/data-WenDangBianXie-2/rest/data/datasources/数据源名称/datasets/数据集名称/features/1.stream
数据集中后续模型对象的服务地址依次为：http://localhost:8090/iserver/services/data-WenDangBianXie-2/rest/data/data sources/数据源名称/datasets/数据集名称/features/2.stream
3、在 SuperMap iClient3D for WebGL 中，加载数据服务，并实现地质体的实时分析功能。
通过引用上述步骤中发布的数据发布，根据提供的相关接口即可实现相关的实时分析功能。
3.1实时剖面分析
在SuperMap iClient3D for WebGL中，通过剖切来观察地质体的内部构造形态及沿剖切面上的变化。
- 实时剖切范例参考： http://support.supermap.com.cn:8090/webgl/examples/webgl/editor.html#geologicBodyOperation
- 实时表达-夸张表达范例参考： http://support.supermap.com.cn:8090/webgl/examples/webgl/editor.html#geologicBodyOperation
- 实时构建虚拟钻孔范例参考： http://support.supermap.com.cn:8090/webgl/examples/webgl/editor.html#geologicBodyClip
3.2实时裁剪
在SuperMap iClient3D for WebGL中，可以通过裁剪功能将地质体裁剪为任意形状。
3.3实时开挖
在SuperMap iClient3D for WebGL中，可以通过开挖功能对地质体进行任意形状的开挖。
3.4实时表达-夸张表达
实际中的场景可能会有这样的情况：在真实比例下，不容易寻找及浏览那些地质意义重大，但本身厚度较薄的对象；有些厚度较大，但范围较窄的地质体也不方便进行整体的浏览观察。这时，可通过改变模型在垂直方向的缩放来方便观察。
3.5实时构建虚拟钻孔
在SuperMap iClient3D for WebGL中，提供的实时构建虚拟钻孔功能，可模拟对地质体打钻孔的效果。
3.6实时表达-地质爆炸
目前有两种方式可用来做地质爆炸的效果：
1.通过数据服务的方式
2.通过动态图层加载本地数据的方式
首先介绍数据服务的方式：数据服务的方式不需要对模型数据集进行进一步的处理，直接使用步骤2.2中得到的服务就可以。
- ①数据的引用方式方式仍同3.1中的方法；
- ②通过模型数据流的地址，获取到每一个地质层，然后改变每一层在z轴的偏移值，实现爆炸的效果。
$('#explode').click(function(){
var curInstance = solidModelsProfile._s3mInstanceCollection._group[modelUrls[0] +'.stream'].instances._array[0]
var enu = SuperMap3D.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(
curInstance.position,SuperMap3D.Ellipsoid.WGS84, new SuperMap3D.Matrix4()
);
var offset = new SuperMap3D.Cartesian3(0, 0, 900);
var newPos = SuperMap3D.Matrix4.multiplyByPoint(
enu, offset, new SuperMap3D.Cartesian3()
);
curInstance.updatePosition(newPos);
curInstance = solidModelsProfile._s3mInstanceCollection._group[modelUrls[1] +'.stream'].instances._array[0]
enu = SuperMap3D.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(
curInstance.position, SuperMap3D.Ellipsoid.WGS84, new SuperMap3D.Matrix4()
);
offset = new SuperMap3D.Cartesian3(0, 0, 800);
newPos = SuperMap3D.Matrix4.multiplyByPoint(
enu, offset, new SuperMap3D.Cartesian3()
);
curInstance.updatePosition(newPos);
$("#reset").click(function(){
var curInstance = solidModelsProfile._s3mInstanceCollection._group[modelUrls[0]+'.stream'].instances._array[0]
var enu = SuperMap3D.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(
curInstance.position,SuperMap3D.Ellipsoid.WGS84, new SuperMap3D.Matrix4()
);
var offset = new SuperMap3D.Cartesian3(0, 0, -900);
var newPos = SuperMap3D.Matrix4.multiplyByPoint(
enu, offset, new SuperMap3D.Cartesian3()
);
curInstance.updatePosition(newPos);
curInstance = solidModelsProfile._s3mInstanceCollection._group[modelUrls[1]+'.stream'].instances._array[0]
enu = SuperMap3D.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(
curInstance.position, SuperMap3D.Ellipsoid.WGS84, new SuperMap3D.Matrix4()
);
offset = new SuperMap3D.Cartesian3(0, 0, -800);
newPos = SuperMap3D.Matrix4.multiplyByPoint(
enu, offset, new SuperMap3D.Cartesian3()
);
curInstance.updatePosition(newPos);
通过动态图层加载本地数据的方式:
动态图层目前仅支持加载.s3m与.s3mb格式的文件，不支持.json格式的文件，所以需要对模型数据集进行进一步的处理。
在SuperMap iClient3D for WebGL中通过设置模型插入点的方式来确定地质体对象的位置，因此需要在页面中填入模型插入点的位置坐标。如果数据为投影坐标系，需要将投影坐标系转为地理坐标系后
再获取模型的插入点坐标。
- ①将模型添加到球面场景中，选中对象，右键编辑模型，在弹出的窗口中，给出了模型的空间位置信息。
- ②选择三维地理设计-模型编辑-坐标归零功能，在弹出的对话框中，将需要处理的数据集全部添加进去，选择“模型绝对坐标Z归零”，生成一个新的模型数据集。
- ③将上一步骤中得到的数据集添加到场景中，通过选中模型，右键单击，导出模型命令，将每层地质体导出为一个s3m对象。
- ④在SuperMap iClient3D for WebGL中通过动态图层的方式实现地质体爆炸的效果，具体步骤如下：
1、新建动态图层，并将地质体添加到对应的动态图层上面。
var cell1 = '../data/Layer1.s3m';
var cell2 = '../data /Layer2.s3m'
…
var layer = new SuperMap3D.DynamicLayer3D(
scene._context, [cell1,cell2…]
);
layer.updateInterval = 500;//动态图层更新时间
layer.enableLocalOffset = false;//禁止模型局部偏移
scene.primitives.add(layer)
2、写入步骤①中得到的插入点的值
var points = [
[11x. 000,3x. 000,-46.56],
…
];
3、设置地质体的颜色等信息，如果本身已经有颜色，不需要再设置
var point1 = points[0];
var cellState1 = new SuperMap3D.DynamicObjectState({
id:1, longitude: point1[0],
latitude: point1[1],
altitude: point1[2],
color:new SuperMap3D.Color(94/255, 179/255, 59/255, 1)
});
4、分别控制每个动态图层的偏移量
document.getElementById("explode").onclick = function() {
keymap[cell1][0].altitude =keymap[cell1][0].altitude+5000;
keymap[cell1][0].lockOrientation = true;
layer.updateObjectWithModel(
cell1, keymap[cell1
])
…
}
- 实时表达-地质爆炸范例参考： http://support.supermap.com.cn:8090/webgl/examples/webgl/editor.html#geologicBodyExplode
通过数据服务的方式实现的爆炸效果，地质模型的运动没有过渡效果；通过动态图层加载本地数据的方式，地质模型的运动有平滑过渡效果。
备注
1、在编辑模型材质的时候，需要SuperMap iDesktop 10i(2020)版本才有材质编辑器的功能。
2、文档中提到的地质体实时分析功能需要SuperMap_iClient3D_10i(2020)版本才支持。
3、数据集的坐标系必须是地理坐标系，如果是投影坐标系，需要转成地理坐标系再进行操作。
4、iServer 需要10.12版本