前言

在 Cesium 项目的实际落地场景中，部分项目因部署环境限制（如内网隔离、无网络访问权限）需采用离线部署模式。此时，依赖网络服务商提供的在线地形数据已无法满足需求，需要提前处理并部署离线地形数据。

DEM 原始数据获取（地形数据的基础来源）；
数据切片处理；
Cesium 离线加载。

DEM 数据获取

DEM（数字高程模型）是描述地表高程信息的基础数据，是生成 Cesium 地形的核心前提，这里使用青花鱼推荐的 Qgis 插件OpenTopography DEM Downloade

安装之后打开插件

插件需要 API KEY，直接注册账号即可，再选择数据源、项目区域、导出地址即可，一般 30m 分辨率已经足够使用了

下载完成的数据

数据切片

笔者这里搜索了各种方案，主要有两种：

开源方案：

ctb-quantized-mesh

优点：免费、跨平台、方便后端部署

缺点：无法自动生成正确的layer.json描述文件（该文件是 Cesium 识别地形瓦片的关键配置文件），需额外处理

商业软件：GISBox、CesiumLab

优点：一键切片

缺点：部分功能收费

ctb-quantized-mesh

这是一个 docker 镜像，项目地址，笔者是 Windows 平台，所以以Docker Desktop为例

拉取镜像

1
docker pull tumgis/ctb-quantized-mesh

这时候出现 ctb-quantized-mesh 的镜像说明下载成功了

安装

1
docker run -v <你的硬盘地址>:/data -ti -i tumgis/ctb-quantized-mesh:latest bash

硬盘地址会被映射到容器的data目录下

先检查文件是否被正确挂载

1
ls -la /data/

可以看到，tif 文件就是我们需要切片的文件

根据项目文档，需要先创建 vrt 文件

1
gdalbuildvrt tiles.vrt /data/test.tif

生成瓦片，等待完成即可

1
ctb-tile -f Mesh -C -N -v -o ./terrain/ tiles.vrt

可以看到 terrain 文件夹下已经生成了瓦片

创建 layer.json 描述文件

1
ctb-tile -f Mesh -C -N -l -o ./terrain/ tiles.vrt

这里比较坑的是描述文件并不正确，范围bounds字段默认是全球范围，瓦片级别maxzoom和minzoom也没有，导致 Cesium 加载失败，项目文档似乎也没有相关配置项，有兴趣的大佬找到解决办法可以留言

ai 老师给出自动化修改描述文件的代码，未经测试，有兴趣的大佬可以研究下

1
#!/bin/bash
2

3
# layer.json文件修正工具
4
# 用于修正CTB生成的layer.json文件中的bounds和缩放级别信息
5

6
set -e
7

8
# 颜色定义
9
RED='\033[0;31m'
10
GREEN='\033[0;32m'
11
YELLOW='\033[1;33m'
12
BLUE='\033[0;34m'
13
NC='\033[0m' # No Color
14

15
echo -e "${BLUE}=== layer.json 修正工具 ===${NC}"
16
echo ""
17

18
# 检查参数
19
if [ $# -eq 0 ]; then
20
    echo -e "${RED}使用方法: $0 <TIFF文件> [layer.json路径]${NC}"
21
    echo ""
22
    echo "示例:"
23
    echo "  $0 aaa.tif                                    # 修正当前目录的layer.json"
24
    echo "  $0 aaa.tif /path/to/terrain/layer.json       # 指定特定的layer.json文件"
25
    echo ""
26
    exit 1
27
fi
28

29
INPUT_TIFF="$1"
30
LAYER_JSON="${2:-./layer.json}"
31

32
echo "输入TIFF文件: $INPUT_TIFF"
33
echo "目标layer.json: $LAYER_JSON"
34
echo ""
35

36
# 检查TIFF文件是否存在
37
if [ ! -f "$INPUT_TIFF" ]; then
38
    echo -e "${RED}错误: TIFF文件 '$INPUT_TIFF' 不存在${NC}"
39
    exit 1
40
fi
41

42
# 检查layer.json是否存在
43
if [ ! -f "$LAYER_JSON" ]; then
44
    echo -e "${RED}错误: layer.json文件 '$LAYER_JSON' 不存在${NC}"
45
    echo "请确保CTB处理已完成且layer.json文件已生成"
46
    exit 1
47
fi
48

49
echo -e "${YELLOW}步骤1: 分析TIFF文件的地理信息...${NC}"
50

51
# 获取TIFF文件的地理信息
52
GDAL_INFO=$(gdalinfo "$INPUT_TIFF" 2>/dev/null)
53

54
if [ $? -ne 0 ]; then
55
    echo -e "${RED}错误: 无法读取TIFF文件信息${NC}"
56
    exit 1
57
fi
58

59
# 提取坐标范围
60
echo "正在解析地理坐标范围..."
61

62
# 获取四个角点的坐标
63
UL_LON=$(echo "$GDAL_INFO" | grep "Upper Left" | sed 's/.*(\([^,]*\),.*/\1/')
64
UL_LAT=$(echo "$GDAL_INFO" | grep "Upper Left" | sed 's/.*, \([^)]*\)).*/\1/')
65
UR_LON=$(echo "$GDAL_INFO" | grep "Upper Right" | sed 's/.*(\([^,]*\),.*/\1/')
66
UR_LAT=$(echo "$GDAL_INFO" | grep "Upper Right" | sed 's/.*, \([^)]*\)).*/\1/')
67
LR_LON=$(echo "$GDAL_INFO" | grep "Lower Right" | sed 's/.*(\([^,]*\),.*/\1/')
68
LR_LAT=$(echo "$GDAL_INFO" | grep "Lower Right" | sed 's/.*, \([^)]*\)).*/\1/')
69
LL_LON=$(echo "$GDAL_INFO" | grep "Lower Left" | sed 's/.*(\([^,]*\),.*/\1/')
70
LL_LAT=$(echo "$GDAL_INFO" | grep "Lower Left" | sed 's/.*, \([^)]*\)).*/\1/')
71

72
# 计算实际的边界框
73
MIN_LON=$(echo -e "$UL_LON\n$UR_LON\n$LR_LON\n$LL_LON" | sort -n | head -1)
74
MAX_LON=$(echo -e "$UL_LON\n$UR_LON\n$LR_LON\n$LL_LON" | sort -n | tail -1)
75
MIN_LAT=$(echo -e "$UL_LAT\n$UR_LAT\n$LR_LAT\n$LL_LAT" | sort -n | head -1)
76
MAX_LAT=$(echo -e "$UL_LAT\n$UR_LAT\n$LR_LAT\n$LL_LAT" | sort -n | tail -1)
77

78
echo "检测到的实际范围:"
79
echo "  经度范围: $MIN_LON 到 $MAX_LON"
80
echo "  纬度范围: $MIN_LAT 到 $MAX_LAT"
81

82
# 计算对角线距离用于确定合适的缩放级别
83
DIAGONAL_DEGREES=$(echo "sqrt(($MAX_LON - $MIN_LON)^2 + ($MAX_LAT - $MIN_LAT)^2)" | bc -l 2>/dev/null || echo "0")
84

85
# 根据范围大小估算合适的最大缩放级别
86
if (( $(echo "$DIAGONAL_DEGREES < 0.5" | bc -l 2>/dev/null || echo "0") )); then
87
    MAX_ZOOM=16
88
    ZOOM_DESC="超精细 (小区域)"
89
elif (( $(echo "$DIAGONAL_DEGREES < 2" | bc -l 2>/dev/null || echo "0") )); then
90
    MAX_ZOOM=14
91
    ZOOM_DESC="精细 (中小区域)"
92
elif (( $(echo "$DIAGONAL_DEGREES < 10" | bc -l 2>/dev/null || echo "0") )); then
93
    MAX_ZOOM=12
94
    ZOOM_DESC="中等 (中等区域)"
95
elif (( $(echo "$DIAGONAL_DEGREES < 30" | bc -l 2>/dev/null || echo "0") )); then
96
    MAX_ZOOM=10
97
    ZOOM_DESC="标准 (大区域)"
98
else
99
    MAX_ZOOM=8
100
    ZOOM_DESC="粗略 (超大区域)"
101
fi
102

103
echo "建议的缩放级别: 0-$MAX_ZOOM ($ZOOM_DESC)"
104
echo "对角线距离: $DIAGONAL_DEGREES 度"
105

106
echo ""
107
echo -e "${YELLOW}步骤2: 读取并修正layer.json文件...${NC}"
108

109
# 备份原始文件
110
BACKUP_FILE="$LAYER_JSON.backup.$(date +%Y%m%d_%H%M%S)"
111
cp "$LAYER_JSON" "$BACKUP_FILE"
112
echo "已备份原始文件到: $BACKUP_FILE"
113

114
# 显示原始文件内容
115
echo ""
116
echo "原始layer.json内容:"
117
echo "================================"
118
cat "$LAYER_JSON"
119
echo "================================"
120

121
# 使用Python修正JSON文件
122
echo ""
123
echo "正在修正JSON文件..."
124

125
python3 << EOF
126
import json
127
import sys
128

129
try:
130
    # 读取原始JSON文件
131
    with open('$LAYER_JSON', 'r') as f:
132
        data = json.load(f)
133

134
    # 保存原始bounds用于对比
135
    original_bounds = data.get('bounds', 'unknown')
136

137
    # 修正bounds为实际范围
138
    data['bounds'] = [$MIN_LON, $MIN_LAT, $MAX_LON, $MAX_LAT]
139

140
    # 添加或修正缩放级别
141
    data['minzoom'] = 0
142
    data['maxzoom'] = $MAX_ZOOM
143

144
    # 添加center字段（数据中心点）
145
    center_lon = ($MIN_LON + $MAX_LON) / 2
146
    center_lat = ($MIN_LAT + $MAX_LAT) / 2
147
    data['center'] = [center_lon, center_lat, $MAX_ZOOM // 2]
148

149
    # 保存修正后的文件
150
    with open('$LAYER_JSON', 'w') as f:
151
        json.dump(data, f, indent=2)
152

153
    print(f"✓ layer.json文件修正成功")
154
    print(f"  原始bounds: {original_bounds}")
155
    print(f"  新bounds:   {data['bounds']}")
156
    print(f"  缩放级别:   {data['minzoom']} - {data['maxzoom']}")
157
    print(f"  数据中心:   {data['center']}")
158

159
except Exception as e:
160
    print(f"✗ 修正JSON文件时出错: {e}")
161
    print("恢复备份文件...")
162
    import shutil
163
    shutil.copy('$BACKUP_FILE', '$LAYER_JSON')
164
    sys.exit(1)
165
EOF
166

167
if [ $? -eq 0 ]; then
168
    echo ""
169
    echo -e "${GREEN}修正后的layer.json内容:${NC}"
170
    echo "================================"
171
    cat "$LAYER_JSON"
172
    echo "================================"
173

174
    echo ""
175
    echo -e "${GREEN}✓ layer.json文件修正完成！${NC}"
176
    echo ""
177
    echo -e "${BLUE}现在您可以在Cesium中这样使用:${NC}"
178
    echo "viewer.terrainProvider = await CesiumTerrainProvider.fromUrl('./$(dirname "$LAYER_JSON")/')"
179
    echo ""
180
    echo -e "${YELLOW}注意事项:${NC}"
181
    echo "1. bounds现在反映实际的地形数据范围"
182
    echo "2. 添加了minzoom(0)和maxzoom($MAX_ZOOM)字段"
183
    echo "3. 添加了center字段用于地图初始视角"
184
    echo "4. 备份文件保存在: $BACKUP_FILE"
185
else
186
    echo ""
187
    echo -e "${RED}修正失败，已恢复备份文件${NC}"
188
    exit 1
189
fi

商业软件

这里我推荐 GISBox，免费的基础版功能也足够使用了

选择切片转换 ➡ 地形切片 ➡ 选择 DEM 文件 ➡ 选择输出目录

可以看到描述文件的bounds、maxzoom和minzoom是正确的

数据加载

这里就比较简单了，我直接使用的 Nginx 代理地址

1
viewer.terrainProvider = await CesiumTerrainProviderEdit.fromUrl(
2
  'http://localhost:666/model/staticData/tile/',
3
)

加载效果

Cesium 离线地形数据处理与加载：从数据获取到加载

前言

DEM 数据获取

数据切片

ctb-quantized-mesh

商业软件

数据加载

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