行业知识
基于Mapbox展示GDAL处理的3D行政区划展示实践
���录
前言
一、Gdal数据处理
1、数据展示
2、Java数据转换
二、Mapbox可视化
1、定义Mapbox地图
2、地图初始化
3、创建地图
三、界面优化
1、区域颜色设置
2、高度自适应和边界区分
3、中文标注
总结
前言
最近有遇到一个需求，用户想在地图上把行政区划数据做成那种3D凸出的效果，同时支持各个行政区划按照不同颜色进行展示，在行政区划上还能展示不同的标注，各个行政区的立体高度可以动态设置。刚开始收到这个需求的时候想用cesium来实现或者threejs来实现，要想实现3D的凸出特效，传统的Leaflet和OpenLayers似乎都有没有这种组件进行支持。各位朋友如果有相应的组件，欢迎留言指导指导。最后查找了一些Mapbox的资料，发现在Mapbox中有直接的样式配置就可以满足上述的需求实现。
由于这里要展示3D行政数据，因此首先准备一份北京的行政区划实例。作为演示数据，这里并不保证数据的准确性。重点演示软件的功能。行政区划数据刚开始拿到的是Shp数据，为了在Mapbox中方便展示，可以将shp数据处理成矢量瓦片，这里为了演示方便，直接处理成geojson，关于geojson的基本知识，以后有时间可以进行深入讲解。
本文首先讲解使用Java语言调用Gdal将shp数据转为geojson数据，然后使用Mapbox将处理好的Geojson行政区划数据进行3D展示，同时将不同行政区划进行动态颜色标绘，可以对行政区划的名称进行中文标注，最后动态设置不同行政区划的高度。如果您在项目中也有这种需求，可以参考本文进行开发。
一、Gdal数据处理
由于默认的行政区划数据是采用Shp格式存储，为了在前端展示的方便，我们预先将shp数据转换成geojson。关于Gdal的相关知识，这里不赘述，在java开发语言中使用GDAL，在之前的博客中有进行详细的说明，各位朋友可以简单进行了解。使用Gdal进行处理，主要是方便进行服务调用，方便进行程序扩展。如果您实在不了解gdal，为了进行下一步，也可以采用诸如Qgis、Arcgis、SuperMap等这样的地图软件，直接将shp数据处理成geojson也是可以的。并不影响后面的效果展示。
1、数据展示
这里采用的数据默认是shp格式，我们在qgis中查看其空间位置和属性信息。
上面本人已经默认进行中文标注以及颜色渲染，不过这是在qgis中进行标注实现的。下面来看一下数据的属性。
| 序号 | 属性 | 类型 | 说明 |
| 1 | name | string | 行政区划名称 |
在Qgis中，打开属性表可以看到以下的数据（ps：这里的数据不准确，仅供参考）。这里的数据比较老，与现行的行政区划是不一致的，同时北京市城区没有进行更详细的划分。
2、Java数据转换
数据格式转换从shp到geojson，这里采用Gdal组件作为转换插件。这里将转换程序的源码进行详细分析说明，让大家对转化过程有一个详细的了解。下面项目配置采用Maven进行编译，jdk使用1.8。首先来看一下Pom的定义。
4.0.0com.yelanggdal_demo11.0.0gdal_demo1gdal试验 UTF-81.81.8 org.gdalgdal3.4.3system${project.basedir}/lib/gdal.jar net.sf.ucanaccess ucanaccess 4.0.4 junitjunit4.11test 为了演示方便，这里使用Junit的方式将处理过程以单元测试的构建方式给出，实际项目开发过程中，需要考虑更多的因素。详细的java转换代码如下：
@Testpublic void testShp2GeoJson() {// 注册所有的驱动 ogr.RegisterAll(); // 为了支持中文路径，请添加下面这句代码 gdal.SetConfigOption("GDAL_FILENAME_IS_UTF8","YES"); // 为了使属性表字段支持中文，请添加下面这句 gdal.SetConfigOption("SHAPE_ENCODING",""); //shp文件所在的位置 String strVectorFile = "E:/ruanzhu_4326_vector/2019/GS(2019)1822/beijing.shp"; //打开数据 DataSource ds = ogr.Open(strVectorFile,0); if (ds == null) { System.out.println("打开文件失败！" ); return; } System.out.println("打开文件成功！" ); Driver dv = ogr.GetDriverByName("GeoJSON"); if (dv == null) { System.out.println("打开驱动失败！" ); return; } System.out.println("打开驱动成功！" ); //输出geojson的位置及文件名 dv.CopyDataSource(ds, "E:/shp2geojson/beijing.geojson"); System.out.println("转换成功！" ); } 上述的核心API就是使用geojson的驱动，实现将shp转换成geojson。上述代码运行完成后即可完成数据的转换。转换后的数据列表如下：
将beijing.json数据使用文本文件打开，可以看到以下结果，同时需要进行处理的还有行政区划的边界数据。
二、Mapbox可视化
经过上述的数据处理步骤后，即可得到可以直接用于展示的原始数据，将数据进行静态化发布后，即可为前端提供数据源服务。下面将重点对采用Mapbox进行行政区划的3D展示进行详细说明。尤其是在Mapbox中如何进行高度控制，如何结合属性进行动态参数注入控制等操作。要想实现这个需求，主要是需要使用fill-extrusion-xxx属性。通过这个属性来控制地图的可视化效果。
1、定义Mapbox地图
首先新建Mapbox的html主体框架，关键代码如下所示：
基于Mapbox的3D行政区划立体展示 #map,body,html { margin: 0; padding: 0; width: 100%; height: 100%; overflow: hidden; font-size: 16px; } 2、地图初始化
在定义了基本的网页结构后，我们使用javascript进行地图的初始化，首先来添加一个基础栅格影像底图，同时在资源引用列表中，将行政区划geojson和行政区划边界的geojson数据进行引入。关键代码如下：
var mapStyle = { "version": 8, "name": "Dark", "glyphs": "http://localhost:8086/2d/mapbox-gl-js-offline-example/font/{fontstack}/{range}.pbf", "sources": { "geojson": { type: 'geojson', data: './assets/beijing.geojson' }, "geojson-b": { type: 'geojson', data: './assets/beijing-b.geojson' },"raster-tiles": {"type": "raster","tiles": ['http://localhost:8086/data/xxgc/q0403/{z}/{x}/{y}.png'],"tileSize": 256,} }, "layers": [{"id": "tdt-img-tiles","type": "raster","source": "raster-tiles","minzoom": 0,"maxzoom": 8} ] }; 3、创建地图
map = new mapboxgl.Map({ container: 'map', maxZoom: 18, minZoom: 0, zoom: 7.6, center: [116.56330634582548, 40.20241714634946], pitch: 35, style: mapStyle, attributionControl: false }); 使用上述代码对地图进行初始化后，我们把数据添加到地图中进行展示。
map.on('load', () => { map.loadImage('./assets/ground.PNG', function(error, image) { if (error) throw error; map.addLayer({ id: 'geojson-fill', source: 'geojson', type: 'fill-extrusion', paint: {'fill-extrusion-height': 15000, 'fill-extrusion-base': 0, 'fill-extrusion-opacity': 0.85,'fill-extrusion-color': "#F84E2D" }, }) }); }) 到这里已经完成地图的基础展示，也实现了高度的自动配置。只不过每个行政区划的高度是一致的。实际效果如下：
三、界面优化
经过上面的可视化展示，基本已经实现了行政区划的3D立体展示。只是目前还存在一些明显的问题，比如行政区划边界不明显，各个行政区划无明显颜色区分，行政区划没有中文标注，各区域没有明显高度值差别。下面我们逐一来进行可视化调整优化。
1、区域颜色设置
为了将各个行政区区分开来，我们采用不同的颜色进行标注。下面将fill-extrusio欧诺个n-color进行动态设置，根据属性列表中的name属性，不同的区域名称设置不同的颜色。下面的代表示，怀柔县采用#F84E2D展示，如果没有匹配的，最后一个是默认颜色#AAAAAA。关键设置如下：
fill-extrusion-color': [//根据数值中加载相对应颜色'match',['get', 'name'],'怀柔县', '#F84E2D','密云县','#44DEA3','平谷县','#ffd0a6','延庆县','#FFC544','顺义县','#ff704e','大兴县','#6C44FF','北京市', '#1372EC','#AAAAAA' ]
经过以上调整，来看具体的效果：
2、高度自适应和边界区分
为了模拟各个行政区划的高度不一样，比如各区域的人口密度展示，我们会展示不同的高度，同时将行政区划的边界更加明显的展示出来。首先实现动态高度展示：
'fill-extrusion-height': [//根据数值中加载相对应颜色'match', ['get', 'name'], '怀柔县', 15000, '密云县',17000, '延庆县',19000, '大兴县',21000, '北京市', 23000, 15000],
然后添加行政区划边界信息图层，使区域信息更加明显。添加后再来看具体的效果。
map.addLayer({ id: 'geojson-fill-b', source: 'geojson-b', type: 'fill-extrusion', paint: {'fill-extrusion-height': [//根据数值中加载相对应颜色'match', ['get', 'name'], '怀柔县', 16100, '密云县',17100, '延庆县',19100, '大兴县',21100, '北京市', 23100, 16100], 'fill-extrusion-base': 14950, 'fill-extrusion-opacity': 1, 'fill-extrusion-color': '#fff' }, }) 3、中文标注
行政区划标注是最简单的，再添加图层后，指定symbol类型进行展示即可。来看核心代码：
map.addLayer({ 'id': 'geojson-label', 'type': 'symbol', 'source': 'geojson', layout: { 'text-field': ['get', 'name'], 'text-size': 14, 'text-allow-overlap': true, 'text-justify': 'center' }, paint: { 'text-color': 'rgb(159, 96, 55)', 'text-halo-color': '#fff', 'text-halo-width': 1.8, }, }); 在地图上添加中文标注后，来看最后的实际效果。
到此即实现了在Mapbox中实现对行政区划的3D展示，同时实现动态标注，边界展示，动态高度设置等需求。
总结
以上就是本文的主要内容，本文首先讲解使用Java语言调用Gdal将shp数据转为geojson数据，然后使用Mapbox将处理好的Geojson行政区划数据进行3D展示，同时将不同行政区划进行动态颜色标绘，可以对行政区划的名称进行中文标注，最后动态设置不同行政区划的高度。如果您在项目中也有这种需求，可以参考本文进行开发。在使用Mapbox展示的时候，主要是采用fill-extrusion-xx关键字，同时在进行属性动态设置时的匹配规则的合理采用。本案例在实现时重点参考了以下博客，并优化了数据的展示和属性的配置。站在前人的肩膀上，可以看到更远的地方。在此感谢以下博文。
1、牛老师讲gis mapboxGL中3d行政区实现。
2、mapboxgl绘制3D线教程。
