cesium地形瓦片(HeightMap)格式

1、瓦片切分规则
2、.terrain瓦片格式分析

参考资料：

cesium支持多种地形瓦片数据（GoogleEarthEnterpriseTerrainData、QuantizedMeshTerrainData、HeightmapTerrainData），这里不详细叙述每一个，以下说的地形瓦片都是指HeightmapTerrainData。

1、瓦片切分规则

地形瓦片(heightmap-1.0)格式的terrain瓦片集是根据TMS（瓦片地图服务）global-geodetic（全球大地坐标）规则进行切分。

TMS特性简述：

TMS中一个瓦片地图(TileMap)由一组具有不同比例尺瓦片集(TileSet)组成，每个瓦片集由相同大小格式的规则瓦片平铺而成。下一级的瓦片集由上一级的四叉分割而来（整个地图就是个四叉树结构）。
对于一个瓦片地图(TileMap)只能支持一个空间参考系(SRS)和一种图像格式，如果需要支持多种就要做多个瓦片地图。
瓦片地图具有边界范围(BoundingBox)和原点(Origin)，原点是0,0瓦片的左下角（也是-1,-1瓦片的右上角），也就是轴向是向左向上。

global-geodetic切分规则：

坐标系为WGS84大地坐标系（<SRS>EPSG:4326</SRS>）
对于任意级别（n），该级别瓦片集的瓦片像素分辨率为units-per-pixel = 0.703125/2^n
0级为覆盖全球的2个256x256像素大小（地理大小为180*180度）的图块，其Origin为-180,90。

heightmap 1.0 特定规则：

所有图块都具有后缀名.terrain。
图块大小为65x65像素大小，实际上图块的最后一行和最后一列是相邻的东边/南边图块的第一行/第一列。因为其大小不是256x256，所以其对应级别的分辨率也有所不同。
图块获取URL示例如下：
对于顶级的两个图块：
- (-180°, -90°) - (0 °, 90 °) - /path/tilesets/terrain/smallterrain/0/0/0.terrain
- ( 0°, -90 °) - (180 °, 90 °) - /path/tilesets/terrain/smallterrain/0/1/0.terrain
往下一级的8个图块:
- (-180°,-90°) - ( -90°, 0°) - /path/tilesets/terrain/smallterrain/1/0/0.terrain
- ( -90°,-90°) - ( 0°, 0°) - /path/tilesets/terrain/smallterrain/1/1/0.terrain
- ( 0°,-90°) - ( 90°, 0°) - /path/tilesets/terrain/smallterrain/1/2/0.terrain
- ( 90°,-90°) - ( 180°, 0°) - /path/tilesets/terrain/smallterrain/1/3/0.terrain
- (-180°, 0°) - ( -90°, 90°) - /path/tilesets/terrain/smallterrain/1/0/1.terrain
- ( -90°, 0°) - ( 0°, 90°) - /path/tilesets/terrain/smallterrain/1/1/1.terrain
- ( 0°, 0°) - ( 90°, 90°) - /path/tilesets/terrain/smallterrain/1/2/1.terrain
- ( 90°, 0°) - (180 °, 90 °) - /path/tilesets/terrain/smallterrain/1/3/1.terrain
可以参考一下 http://www.vr-theworld.com/vr-theworld/tiles1.0.0/73/ ，它的图块大小是32x32的，瓦片集的信息如下。

2、.terrain瓦片格式分析

可以使用开源软件 Cesium Terrain Builder 来对DEM数据切片，生成terrain瓦片。

对于TerrainTile的数据结构，可以查看代码TerrainTile.hpp、TerrainTile.cpp，很清晰明了。

对于单个图块，为65x65大小，每个像素表示一个高度值，海拔值的计算规则为H=像素值*0.2-1000。

每个高度值为16Bit的整数，排列顺序为行-从西向东，列-从北向南，总的字节数为65*65*2=8450。

相邻图块直接关系大致如下图所示，相邻瓦片之间有一行或者一列的重合。

对于一个.terrain图块，其经过gzip解压后的数据（文档里面说要瓦片数据要经过gzip压缩，但是我在使用cesium测试的时候，是不经过压缩的才能正确读取），布局大致如下：

前8540字节是高度数据，每个高度数据为2字节的小端表示的16位带符号整数。

紧跟其后的一个字节是子块掩码，用于标识当前块的子块是否存在。

再之后是1个或者256*256个字节的水域掩码，如果全部是水域(0)或者陆地(255)，那么就是一个字节，如果混合了水域和陆地，那么就是256x256个字节，每个字节表示该像素位置是水域(0)还是陆地(255)。

cesium里解析terrain瓦片数据(解压缩后的)的示例代码：

var buffer = ...

var heightBuffer = new Uint16Array(buffer, 0, that._heightmapWidth * that._heightmapWidth);

var childTileMask = new Uint8Array(buffer, heightBuffer.byteLength, 1)[0];

var waterMask = new Uint8Array(buffer, heightBuffer.byteLength + 1,

                               buffer.byteLength - heightBuffer.byteLength - 1);

var terrainData = new Cesium.HeightmapTerrainData({

  buffer : heightBuffer,

  width : 65,

  height : 65,

  childTileMask : childTileMask,

  waterMask : waterMask

});