cesium three性能比较_mapboxgl + three 动画

一、前言

最近工作上需要实现一个地图动画效果，简单的动画效果，是的，简单；不过在此之前，我并不认为它简单，需要有一点点的webgl、three.js的基础。

效果大概就是一个网格起伏热力图的动画，像心跳一样、heartbeat……，像这样。

A grid heat map

上面这个动效，它好像是基于一个gltf模型来做的，它不给地图交互，现在我们也想实现类似的效果，我们最后实现的效果跟这个效果比还有点差距，我们慢慢靠近它，然后再做的更好。

现在有8个月的道路违法停车数据，基于这八个月的数据，做空间插值，生成规则网格。基于规则网格数据，使用mapboxgl和three.js来实现类似的这个效果。我的github地址。

https://github.com/limzgiser/mapbox-gl-grid-heatmapgithub.com

二、数据准备

通过空间插值、生成渔网、统计网格违停数量，网格转出矩阵点，重复处理八个月的数据。熟悉ArcMap或QGIS的同学，这些数据处理过程应该比较熟悉的，如何服务化处理这个过程是需要考虑的。或者你采用一些图像处理的方式，来处理这些数据。这里不介绍数据处理过程。列出数据处理后的结果数据。

八个月的违法停车数据（经度、维度、违停量）

-9999 是空值

经度

为了方便后面绘图，将八个月的数据合并为一个文件，每条记录表示一个网格点，分别为：经度坐标、维度坐标、一到八月违停数量。

合并后八个月的违停网格数据

经度

三、绘制网格

再确认一下，我们的数据结构。一共201行、198列，共39789个点，每条记录包含如下信息。

经度

1、坐标转换

在mapboxgl中绘制的是投影坐标，我们读取数据将数据转换为投影坐标。threebox是mapboxgl的一个插件，他可以帮助我们在mapboxgl中使用three.js开发扩展。

// tb - threebox对象，连接mapboxgl和three.js的插件

2、获取网格线

我的网格是按列排序的，网格点的索引是按照列向递增的。最终绘制的是网格线，所以需要提取网格线。如果，我们有一个画笔，可以一笔画出一个201*198的棋盘吗？答案是可以的，只不过会出现重复的路径，你可以从性能优化的方面考虑，在这里做优化，绘制几根线，尽量少点。为了简单，我就绘制201行+198列 = 399条线来生成网格。

function

3、绘制网格线

画线的时候，需要注意，我们绘制的线有点特殊，每个节点都有高度和颜色属性。线段的节点颜色不同，webgl在光栅化的时候，线段中间的颜色会根据节点颜色进行插值。网格热图的效果就是这么做的。

function

节点的颜色和高度自然就根据每个网格点的违停插值量来计算。提前定制一个色带，因为，我不想每个颜色都去创建一个THREE.Color对象。如果你嫌太高，可以在上面Z值乘上一个Z方向的缩放系数。

let

4、绘制结果

结果是这样的，看起来，是我们预期的结果。

四、网格动画

动画就是“补间”，弥补中间值。某一个网格点从一月的违停数量 1 增加到 10 ，我们希望它这个过程用时两秒，就需要中间插值。插多少呢？如果，我们希望一秒达到55幁，当然一秒能不能达到55，这是由浏览器决定的，假如我们机器跟得上。想要网格点用时两秒从1平缓的变到10，我需要在中间插值110个点左右。

1、补间插值

tween.js 是一个很不错的补间动画库。例如：endPointIndex 从0增长到60 ，这个过程希望用3秒的时间。同时可以监测到值变化的中间过程，和动画完成后的回调函数。

let

给每一条线添加一个索引index，这样，我们遍历每一条线的时候可以快速找到每条线对于的顶点坐标。

alllines

2、计算中间值

遍历所有线，修改每一条线顶点的高度和颜色。直接使用违法停车量来作为顶点高度，这个值太大，我们乘上一个缩放系数scale。动画插值的过程，中间值（高度）:

begain :起始值，案例中表示当前网格点一月份的违停量
end ：终点值，案例中表示当前网格点二月份的违停量
timeInCount：补间/插值数量

let

3、连续2月动画

tween.js支持动画链接，可以将多个动画链接起来，tween1.chain(tween2);我们把一月份和二月份动画链接起来，1->2->1，结果像这样，看起来像那么回事儿了。

lineGroup

4、连续8月动画

同理：我们把八个月的数据链接起来，效果像这样。

五、颜色混合

如何去除值为零的点，如果从数据层面来讨论这个问题，稍有繁琐，就是我们在绘制线的时候直接跳过值为零的点。这里使用颜色混合的方式来去除值为零的点。

如果你学习过webgl，那你应该知道gl.blendFunc()函数。three.js材质Material的blending属性可以用来控制纹理的叠加方式。three.js中提供了几种颜色混合方式:

THREE.NormalBlending:.blending属性默认值
THREE.AdditiveBlending:加法融合模式
THREE.SubtractiveBlending:减法融合模式
THREE.MultiplyBlending:乘法融合模式
THREE.CustomBlending:自定义融合模式

我不太了解颜色混合的模型和算法。加法混合模式，为什么会是颜色变亮？我需要去补补这方面的知识。我将零值网格点的颜色设置为（0,0,0）黑色。采用加法混合的方式，可以将零值点去掉。不过，我本来设置的色带会变的更亮，所以我们的从新设置色带颜色，来使得我们的动画好看一点，尽管我最后配置的颜色还是并不理想。

let

最后的结果是像这样。

六、总结

工作中编写的案例，分享一下，如何你也有要实现类似的效果，希望对你有所帮助。首先，对数据要求是规则的网格，你可以使用arcmap,qgis类似的软件，来处理数据，也可以是自己编写的数据处理工具；地图使用mapboxg；动画实现方面，使用了three.js + tween.js。需要对webgl和three.js有了解，就可以实现类似的动画效果。