Cesium中Clock控件及时间序列瓦片动态加载

前言

前面已经写了两篇博客介绍Cesium，一篇整体上简单介绍了Cesium如何上手，还有一篇介绍了如何将Cesium与分布式地理信息处理框架Geotrellis相结合。Cesium的强大之处也在于其可以将时间运用到3维地球上，可以根据此时间进行动画、轨迹记录、地球的光照等等所有与时间相关的可视化效果。本文介绍Cesium中的Clock控件以及如何动态加载时间序列瓦片。

一、 Clock控件

1.1 控件显示和隐藏

这里说的Clock控件包含两部分，Animation控件和Timeline控件，这二者基本是同时出现或隐藏的。如下图所示：

在Cesium中Viewer默认开启这两个控件，如果你想要不显示这两个控件，可以在Viewer初始化中设置其为false，代码如下：

var viewer = new Cesium.Viewer('cesiumContainer', {
    animation:false, 
    timeline:false
});

但这种方式只能在初始化时设置，无法动态的切换显示状态，灵活度上稍显不足。如下方式可以动态控制显示和隐藏，会动态调整布局。

viewer.animation.container.style.visibility = 'visible';
viewer.animation.container.style.visibility = 'hidden';
viewer.timeline.container.style.visibility = 'visible';
viewer.timeline.container.style.visibility = 'hidden';

1.2 设置Clock范围

Clock中默认开始时间（startTime）为当前时间，终止时间（stopTime）为24小时后，并能获取当前时间（currentTime）。当然我们也可以通过如下代码手动设置时间轴上的时间范围：

var start = Cesium.JulianDate.fromIso8601('2015-07-30');
var end = Cesium.JulianDate.fromIso8601('2017-06-17');

viewer.timeline.zoomTo(start, end);

var clock = viewer.clock;
clock.startTime = start;
clock.endTime = end;
clock.currentTime = start;
clock.clockRange = Cesium.ClockRange.LOOP_STOP;
clock.multiplier = 86400;

其中start和end分别代表起始和结束时间。multiplier表示时间轴进行速度，就是说此值表示真实世界时间进度与Cesium中的关系，值越大时间轴就走的越快，86400表示真实世界走过1s在Cesium中刻度走过1天，怎么有点南柯一梦的感觉。clockRange属性表示时间轴达到终点之后的行为，用户可以根据自己的需要来设置，默认为: UNBOUNDED

• CLAMPED：达到终止时间后停止
• LOOP_STOP：达到终止时间后重新循环
• UNBOUNDED：达到终止时间后继续读秒

二、 动态加载时间序列瓦片

2.1 时间序列瓦片

所谓时间序列瓦片是指存在多套瓦片，每套瓦片不是单独的，与时间有关。比如我们每天拍摄一遍地球影像，然后把每天的影像都做成一套瓦片，那么一年下来就会有365套瓦片，采用传统方案我们只能写365个页面每个页面加载一天的瓦片。这样非常麻烦，并且没有一个动态变化的效果也无法进行对比。我前面介绍过如何使用Geotrellis生成时间序列瓦片（见geotrellis使用（二十三）动态加载时间序列数据），当然也不一定非要使用此种方式，简单的方式也可以是直接生成多套瓦片，每套瓦片的请求方式与其时间对应即可。

2.2 Cesium动态加载时间序列瓦片

在前面已经介绍了如何使用Cesium加载我们自己的瓦片，大致如下：

var imageryLayers = viewer.imageryLayers;
imageryLayers.addImageryProvider(provider);

其中provider为我们自己创建的图层对象，时间序列瓦片与普通瓦片的区别正在此处。其创建时需要多指定与时间有关的参数。如下：

var provider = new Cesium.WebMapTileServiceImageryProvider({
    url : 'https://gibs.earthdata.nasa.gov/wmts/epsg4326/{best}/{Layer}/{Style}/{Time}/{TileMatrixSet}/{TileMatrix}/{TileRow}/{TileCol}.png',
    layer : 'AMSR2_Snow_Water_Equivalent',
    style : 'default',
    tileMatrixSetID : '2km',
    maximumLevel : 5,
    format : 'image/png',
    clock: viewer.clock,
    times: times,
    credit : new Cesium.Credit({text: 'NASA Global Imagery Browse Services for EOSDIS'}),
    dimensions: { 
        Layer : 'AMSR2_Snow_Water_Equivalent',
        best: 'best'
    }
});

style参数会替换掉url中的{Style}字符串；tileMatrixSetID会替换掉{TileMatrixSet}字符串；{TileMatrix}/{TileRow}/{TileCol}表示z、x、y，无需手动设置；clock表示所使用的时钟，直接设置为系统时钟；cedit表示版权信息；dimensions里面的参数只要出现在url中全部会被其value替换掉。

重点就是其中的times，需要传入一个TimeIntervalCollection对象。其创建方式如下：

var times = Cesium.TimeIntervalCollection.fromIso8601({
    iso8601: '2015-07-30/2017-06-16/P20D', 
    leadingInterval: true,
    trailingInterval: true,
    isStopIncluded: false, 
    dataCallback: dataCallback
});

iso8601参数为时间范围及间隔，用'/'分割，第一个表示开始时间，第二个表示结束时间，P20D表示间隔20天，还可以是P1M、P1Y、P1Y3M5DT6H7M30S等，代表不同的时间间隔。

dataCallback表示在每个时间段内如何取值，比如时间间隔为20天，那么我们可以取第一天为请求瓦片的时间，也可以是最后一天，乃至范围内甚至是范围外的任意一天，这个就由dataCallback函数进行设置。示例如下：

function dataCallback(interval, index) {
    console.log(index);
    var time;
    if (index === 0) {
        time = Cesium.JulianDate.toIso8601(interval.stop);
    } else {
        time = Cesium.JulianDate.toIso8601(interval.start);
    }

    return {
        Time: time
    };
}

interval表示传入的时间区间，index表示是第几个区间，这两个参数也就分割了times中的完整时间段，所以我们可以给time赋值为任意想要设置的值。最后返回的是key、value形式，此处Time为key，而其必须与创建图层时候的{Time}字符串一致，否则请求的时候无法替换时间信息。

三、 总结

本文简单介绍了Clock控件以及如何动态加载时间序列瓦片。合理运用Cesium中的Clock控件能够做出很多漂亮的可视化效果，甚至如同Flash一样只需要指定几个时间点对象的位置，Cesium就会自动插值成动画，这些我们在后面介绍。