仅需3行代码！带你做一个3D卫星轨道飞行动画

大家好，我是日拱一卒的攻城师不浪，致力于技术与艺术的融合。这是2024年输出的第50/100篇文章。

前言

经常有小伙伴会在群里问，在Cesium中，如何控制模型移动，给模型定制轨道？

我的回答是：那不是有手就行？哈哈哈，开个玩笑，今天我们就来看下如何用"3行"代码做一个卫星轨道场景。

czml

能用3行代码，其实得益于我们我们提前准备好的数据，嘿嘿，也就是czml文件格式，这个文件格式可以说很强大了，有了它，我们真的可以仅用几行代码，就能在cesium中实现模型运动轨迹。

我们先来认识下什么是czml？

这种文件格式是一种基于JSON格式的描述语言，专门用于在Cesium中动态描述地理和时间变化的数据。

它可以轻松定义和传递时间动态场景，包括实体的轨迹、姿态变化、样式动态更新等功能。

CZML的特点

基于JSON格式：CZML是JSON的扩展。
时间动态性：可以描述与时间相关的动态变化，如移动轨迹、属性变化等。
高扩展性：支持包括点、线、面、模型、标签、广告牌等多种实体类型，以及它们的外观、位置和时间等相关信息。

CZML的基本结构

CZML由一系列JSON对象数组组成，每个对象描述一个或多个实体。常见的字段包括：

id：实体的唯一标识符。
name：实体名称。
description：实体的描述信息。
path：定义轨道线的样式；
position：绘制轨道线所需的位置信息，可以是固定值或随时间变化。
model：3D模型配置。
label：标签样式配置。

比如我举一个例子：

json 复制代码

[
  {
    "id": "document",
    "name": "CZML 示例",
    "version": "1.0"
  },
  {
    "id": "point",
    "name": "动态点",
    "position": {
      "cartographicDegrees": [116.3914, 39.9075, 100]
    },
    "point": {
      "color": {
        "rgba": [255, 0, 0, 255]
      },
      "pixelSize": 10
    }
  },
  {
    "id": "path",
    "name": "移动路径",
    "availability": "2024-12-19T00:00:00Z/2024-12-19T00:10:00Z",
    "position": {
      "epoch": "2024-12-19T00:00:00Z",
      "cartographicDegrees": [
        0, 116.3914, 39.9075, 100,
        300, 116.3925, 39.9085, 100
      ]
    },
    "path": {
      "material": {
        "solidColor": {
          "color": {
            "rgba": [0, 255, 0, 255]
          }
        }
      },
      "width": 3
    }
  }
]

CZML的常见应用场景

轨迹可视化 ：例如飞机、船舶或者卫星的实时运动轨迹。
动态数据展示：如天气变化、物体属性随时间更新的值的变化等。
仿真场景：模拟事件的时间序列和地理变化。
数据流整合：结合后台流式数据实时更新场景。

czml的优势点

动态性强，适合时间序列数据。
可读性好，易于调试和扩展。
无需手动编写复杂的Cesium API代码，直接定义数据结构即可。

程序化自动生成czml

可能有小伙伴会说：如果我想定义那么长的卫星轨道，那我得编辑多少位置点信息呀，这不得累惨我！有没有智能的工具自动化生成呢？

答案：当然有啦，我们总不能当一辈子生产线上的乖乖牛马吧。

tle2czml

已经有大佬提前意识到了这个问题的严重性了，所以他早早的研发了这个插件库：tle2czml，用于将 TLE（Two-Line Element set）数据转换为 CZML 格式的。

TLE 介绍

TLE（Two-Line Element Set）格式是描述卫星轨道的标准方式，每个卫星的轨道信息包含两个由数字组成的行。

TLE 数据的结构包括卫星的轨道倾角、升交点经度、偏心率、轨道周期等参数。这些参数可以用于预测卫星在未来某一时刻的位置。

`tle2czml` 使用

安装 tle2czml 工具

tle2czml 可以通过 Python 环境安装，通常可以从 GitHub 或相关网站下载并运行。以下是安装步骤：
- 首先，确保你已经安装了 Python。
- 使用 pip 安装 tle2czml，如果工具已发布到 Python 包管理器 PyPI：
  bash 复制代码
```
pip install tle2czml
```
准备 TLE 数据

TLE 数据通常由卫星的发射者或卫星跟踪站提供。TLE 文件的内容通常是两行文本，就像下边这样：
plaintext 复制代码
```
ISS (ZARYA)
1 25544U 98067A   21275.44349999  .00002360  00000-0  48447-4 0  9994
2 25544  51.6416 352.6585 0005054  72.1119 287.9349 15.48824580267914
```
运行 tle2czml 工具

运行工具时，可以使用命令行来指定 TLE 文件的路径和输出的 CZML 文件路径。例如：
bash 复制代码
```
tle2czml --tle "path/to/tlefile.txt" --output "output_file.czml"
```
这条命令将会读取 TLE 文件中的数据，计算卫星在不同时间点的位置，并生成一个 CZML 格式的文件。

渲染czml

拿到czml文件后，那就简单啦，真是3行代码～

js 复制代码

let czmldata = new Cesium.CzmlDataSource.load('./wx.czml');
viewer.dataSources.add(czmldata)
// 别忘记把cesium的动画开关打开噢～
viewer.clock.shouldAnimate = true;

OK，大功告成！

最后

czml数据来源 ：github.com/jiawanlong/...

我的课程里也有对czml字段的详解，利于自定义czml文件，可以了解下《Cesium从入门到实战》，将Cesium的知识点进行串联，让不了解Cesium的小伙伴拥有一个完整的学习路线，并最终完成一个智慧城市的完整项目，课程也在不断更新迭代中，想了解+作者：brown_7778（备注来意）了解教程细节。
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