Cesium开发高级篇 02材质设置

Posted 2023-04-17

参考技术A

无论是通过Entity类，还是通过Primitive类添加的空间几何数据，Cesium都提供了对应的方法或材质相关类对材质进行修改。在讲解材质设置之前，首先我们先简单地介绍下什么是材质。比较粗浅的理解是，材质可以是几何对象表面的任意一种着色（Cesium.Color）、可以是贴在其表面的一张图片、也可以是一个纹理或图案，比如下图中的条形或棋盘形的图案。

针对于两种方式（Entity和Primitive）绘制的几何对象，Cesium也提供了Material类和MaterialProperty类，分别对通过Primitive和Entity两种方式生成的几何对象的material属性进行赋值。这里特别要注意，Primitive的appearance（或继承类）的material属性为Material类型，Entity的xxxGraphics的material属性为MaterialProperty或Color类型，请大家不要记混。

Material类专为Appearance类而生，用于修改Primitive的几何对象材质。同时，Apperance也有自己的继承类，通过修改部分继承类的material属性，也可实现Primitive几何对象材质的修改。Appearance的继承类如下图所示，其中橘黄色背景的子类，能修改其material属性。

通过Material类修改材质相对来说比较复杂，需要对OpenGL以及底层渲染机制进行了解。Cesium中的Material类的内部机制是通过一种json格式的Fabric对象来表达物体的外观特征，而这些外观特征是由漫反射(diffuse)、镜面反射(specular)、法向量(normal)、自发光(emission)以及透明度（alpha）组合（即一个Components）而成。详细可查看Cesium对Fabric的解说 https://github.com/CesiumGS/cesium/wiki/Fabric 。

Cesium为我们提供了23种现成的Material类型，可通过Material.fromType方法和Fabric两种方式去获取并设置几何对象材质。如下是通过Material类的两种方式实现着色的示例：

具体可查阅Material类文档说明： http://127.0.0.1:5500/Build/Documentation/Material.html?classFilter=material ，以及Material的沙盒示例： https://sandcastle.cesium.com/index.html?src=Materials.html 。

从Material的Fabric对象组成来看，要想创建一个新的Material，用户只需要指定type、uniforms、compontents三个属性，构建一个Fabric的JSON对象。如果想写一些自定义的shader，则需要再指定source属性。

MaterialProperty类专为Entity而生，它是一个抽象类，我们无法对它进行实例化。要使用该类对材质进行设置，需要实例化其子类。MaterialProperty类的继承类，如下图所示：

1.ColorMaterialProperty 颜色材质
ColorMaterialProperty类相对来说比较简单，你可以直接使用Cesium.Color替换它，两个类实现的效果最终是一样的，都是给几何对象直接着色。

2.ImageMaterialProperty 贴图材质
ImageMaterialProperty类可以给几何对象表面贴上一张图片。

3.CheckerboardMaterialProperty 棋盘纹理

4.StripeMaterialProperty 条纹纹理

5.GridMaterialProperty 网格

6.PolylineGlowMaterialProperty 发光材质

7.PolylineOutlineMaterialProperty 外轮廓材质

8.PolylineArrowMaterialProperty 带有箭头的线

9.PolylineDashMaterialProperty 虚线

上述9种方式生成的效果图如下所示：

Pandas高级数据分析快速入门之一——Python开发环境篇

Pandas高级数据分析快速入门之一——Python开发环境篇
Pandas高级数据分析快速入门之二——基础篇
Pandas高级数据分析快速入门之三——数据挖掘与统计分析篇
Pandas高级数据分析快速入门之四——数据可视化篇
Pandas高级数据分析快速入门之五——机器学习特征工程篇
Pandas高级数据分析快速入门之六——机器学习预测分析篇

0. Python是什么？

Python是什么？
Python是一门面向是一种解释型、面向对象、动态数据类型的高级程序设计语言。始于1990年，它相对于其他语言，更加易学、易读，非常适合快速开发。
2008年出现Python3。

1. 安装Python

Python工作环境有多种安装方法，比如Anaconda，为了深入掌控Python工作环境，以自主方式安装，搭建高级数据分析Python开发环境，以此方式方便深入了解、掌握各种工具包、第三方应用的使用管理。

首先下载Python安装包（Windows10 64）：

Python最新源码，二进制文档，新闻资讯等可以在Python的官网查看到：
Python官网地址：https://www.python.org/，其中，windows环境下载地址为：https://www.python.org/downloads/windows/

执行安装程序python-3.6.7-amd64.exe

设定安装目录为：D:\\Python\\Python36。

2. Python开发环境安装与配置

pip 是 Python 包管理工具，该工具提供了对Python 包的查找、下载、安装、卸载的功能。pip命令文件在“python路径\\Scripts"中，如果中命令行中找不到，需要配置windows的环境变量path。

使用命令行执行安装工作。

注意：Python 2.7.9 + 或 Python 3.4+ 以上版本都自带 pip 工具。

2.1. 安装jupyter

D:>pip install jupyter
为Jupyter配置工作空间
D:\\Python\\Python36\\Scripts>jupyter-notebook --generate-config
Writing default config to: C:\\Users\\Administrator.jupyter\\jupyter_notebook_config.py

用文本编辑器，打开“jupyter_notebook_config.py”文件，查找“notebook_dir”参数：c.NotebookApp.notebook_dir = ‘D:\\Workspace’

2.2. 开发环境汉化

Windows开始菜单中“Windows系统”
控制面板\\系统和安全\\系统\\高级系统设置
在“高级”页中，使用按钮“环境变量”打开环境变量设置界面
在“系统变量”中“新建”变量：
变量名称：LANG
变量值：zh_CN.UTF8

2.3. jupyter工具使用

jupyter工具jupyter-notebook.exe在“python路径/Scripts”文件夹下，为了方便使用，可以在桌面创建快捷方式，如下图所示：

在桌面生成文件：jupyter-notebook.exe - 快捷方式。按个人爱好修改文件名就可以了，例如改为jupyter-notebook。图标如下所示：

3. 高级数据分析工具安装

3.1. Python工具包

第一步，安装numpy
由于tensorflow版本的要求，以及SciPy依赖于numpy+mkl，安装scipy前需要先安装好numpy+mkl，这样需要先卸载已经自动携带安装的numpy。
D:\\Python>pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple D:\\Python\\pythonlib\\numpy-1.16.6+mkl-cp36-cp36m-win_amd64.whl

第二步，安装绘图包
D:>pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple D:\\Python\\pythonlib\\matplotlib-3.0.3-cp36-cp36m-win_amd64.whl

第三步，安装科学计算包SciPy
数学、科学和工程相关功能库，可用于如傅里叶变换、线性代数类、优化算法类等应用
D:\\Python>pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple D:\\Python\\pythonlib\\scipy-1.0.1-cp36-none-win_amd64.whl

第四步，安装Pandas
Pandas是Python数据分析高层次应用库，提供管理简单易用的数据结构和数据分析工具。
D:\\Python>pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple pandas

第五步，安装Clickhouse驱动
ClickHouse没有提供官方Python接口驱动，常用第三方驱动接口为clickhouse_driver，可以使用pip方式安装，如下所示：
pip install clickhouse_driver

Python驱动使用ClickHouse端口9000。
ClickHouse服务器和客户端之间的通信有两种协议：http（端口8123）和本机（端口9000）。DBeaver驱动配置使用jdbc驱动方式，端口为8123。

3.2. Python依赖

Graphviz 是一个开源的图可视化工具，非常适合绘制结构化的图标和网络。Graphviz 使用一种叫 DOT 的语言来表示图形。官方下载地址：http://www.graphviz.org/download/，下载文件为：
stable_windows_10_cmake_Release_x64_graphviz-install-2.49.0-win64.exe

这是决策树绘图使用到的Graphviz。

文中相关资源，也可以在此Pandas高级数据分析快速入门配套pythonlib.zip下载。

参考：

肖永威 . Python使用ClickHouse实践与踩坑记 ， CSDN博客 ，2021.06
肖永威 . 机器学习与深度学习开发环境Python3.6（win10-64）全新自主安装过程 ，CSDN博客 ，2020.07