Khi bạn chỉ định độ cao cho các đối tượng địa lý trên bản đồ 3D – chẳng hạn như đường, đa giác, mô hình hoặc điểm đánh dấu – có một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến vị trí của các đối tượng địa lý đó, cả trong cảnh và cách kết xuất cảnh tương tác với đối tượng địa lý đó. Tài liệu này trình bày về cách sử dụng 'AltitudeMode' trên bản đồ 3D và cách quản lý độ cao cho các đối tượng địa lý.
Sau đây là cách bạn có thể sử dụng AltitudeMode với một số loại đối tượng địa lý:
Điểm đánh dấu: Marker3DElement, Marker3DInteractiveElement
Chỉ định độ cao trên vị trí và cả phần nhô ra.
Mô hình: Model3DElement, Model3DInteractiveElement
Chỉ định độ cao trên điểm neo của mô hình. Điểm này phải được sử dụng cùng với hướng của mô hình để định vị đúng cách trong cảnh.
Đường nhiều đoạn: Polyline3DElement, Polyline3DInteractiveElement
Chỉ định cách áp dụng độ cao cho các điểm vị trí dọc theo đường nhiều đoạn.
Đa giác: Polygon3DElement, Polygon3DInteractiveElement
Chỉ định cách áp dụng độ cao cho các điểm vị trí dọc theo đa giác.
Cách sử dụng độ cao trong môi trường 3D
Khi đặt các điểm trong một cảnh 3D, vị trí cuối cùng của các điểm này sẽ bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các toà nhà hoặc đối tượng 3D được chụp, chẳng hạn như cây cối. Bạn cần phải hiểu rõ 2 khái niệm chính:
- Mô hình địa hình kỹ thuật số (DTM): Mô hình này thể hiện độ cao của "mặt đất trần" . Hãy hình dung đây là hình dạng tự nhiên của đất mà không có toà nhà, cây cối hoặc cấu trúc nào khác ở trên. Tất cả các khu vực đều được DTM hỗ trợ, tạo thành cơ sở cho độ cao của quả địa cầu (được tính bằng EGM96).
- Mô hình bề mặt kỹ thuật số (DSM): Mô hình này thể hiện độ cao của "bề mặt trên cùng" , bao gồm cả các toà nhà, cây cối và cấu trúc khác. Ở những khu vực có các đối tượng địa lý được chụp (đặc biệt là môi trường đô thị nơi các toà nhà chiếm ưu thế trong khung cảnh), bề mặt có thể nhìn thấy sẽ xuất hiện cao hơn địa hình cơ sở.
Sự khác biệt giữa DTM và DSM là rất quan trọng để hiểu cách các chế độ độ cao khác nhau tương tác với các Mô hình độ cao kỹ thuật số (DEM), vì vị trí của các đối tượng địa lý có thể bị che khuất hoặc bị ảnh hưởng bởi mô hình bề mặt. Bạn có thể thấy sự khác biệt trong sơ đồ bên dưới:
Khi đối tượng địa lý thiếu dữ liệu độ cao
Nếu bạn có dữ liệu thiếu thông tin đo lường độ cao hoặc khi sử dụng dữ liệu từ một dịch vụ khác của Google, chẳng hạn như dịch vụ Tuyến đường hoặc Địa điểm, thì thường bạn sẽ không có độ cao nào được cung cấp trong hình học được trả về. Trong những trường hợp như vậy, việc đặt đối tượng địa lý vào cảnh đòi hỏi bạn phải chọn AltitudeMode một cách cẩn thận:
- Clamp it to the ground (Kẹp vào mặt đất): Phương pháp đơn giản nhất, trong đó đối tượng địa lý sẽ tự động tuân theo địa hình. Chế độ này sử dụng mô hình DTM.
- Give it an arbitrary altitude + relative mode (Đặt độ cao tuỳ ý + chế độ tương đối): Bạn có thể chỉ định độ cao đã chọn, sau đó sử dụng RELATIVE_TO_GROUND (đặt các đối tượng địa lý tương đối so với mô hình DTM) hoặc RELATIVE_TO_MESH (đặt các đối tượng địa lý nổi phía trên mô hình DSM).
- Use another service to obtain altitude (Sử dụng một dịch vụ khác để lấy độ cao): Để có độ cao DTM chính xác tại vị trí của đối tượng địa lý, bạn có thể sử dụng một dịch vụ như API Độ cao của Google Maps Platform . Nếu đó là một đường hoặc đa giác, bạn cần thực hiện việc này cho từng điểm tạo nên đường hoặc đa giác.
Ý nghĩa của các lựa chọn AltitudeMode và thời điểm sử dụng các lựa chọn đó?
Có 4 lựa chọn AltitudeMode mà bạn có thể chỉ định khi xác định một đối tượng địa lý:
ABSOLUTE
Hãy hình dung một chiếc máy bay đang bay ở độ cao cụ thể so với mực nước biển, chẳng hạn như 10.000 feet. Độ cao của máy bay là cố định, bất kể máy bay đang bay qua núi hay thung lũng.
Cách sử dụng: Độ cao của đối tượng được biểu thị tương đối so với mực nước biển trung bình (được tính bằng EGM96). Toạ độ độ cao của đối tượng địa lý được diễn giải là độ cao chính xác so với mực nước biển trung bình.
Thời điểm sử dụng: Đối với các đối tượng địa lý có độ cao chính xác đã biết, chẳng hạn như đường bay , các đối tượng bị chìm có độ sâu chính xác hoặc các thiết bị khoa học có điểm cố định.
CLAMP_TO_GROUND
Hãy hình dung việc đặt một tấm thảm dã ngoại trực tiếp trên sườn đồi. Bất kể đồi dốc hay bằng phẳng, tấm thảm luôn nằm phẳng trên bề mặt có thể nhìn thấy.
Cách sử dụng: Độ cao của đối tượng được biểu thị là được đặt trực tiếp trên mặt đất. Các đối tượng này sẽ vẫn ở trên mặt đất, tuân theo địa hình, bất kể giá trị độ cao nào được cung cấp. Toạ độ độ cao của đối tượng địa lý bị bỏ qua; toạ độ này được chiếu trực tiếp lên bề mặt địa hình (DTM).
Thời điểm sử dụng: Đối với các đối tượng địa lý phải luôn tuân theo địa hình, chẳng hạn như đường, hàng rào, đường mòn, ranh giới tài sản hoặc chân của các toà nhà.
RELATIVE_TO_GROUND
Hãy hình dung một khinh khí cầu luôn ở độ cao 100 mét so với bất kỳ độ cao tự nhiên nào của mặt đất (DTM) bên dưới. Nếu mặt đất cao lên, khinh khí cầu cũng sẽ cao lên theo, duy trì khoảng cách 100 mét so với "mặt đất trần".
Cách sử dụng: Độ cao của đối tượng được biểu thị tương đối so với bề mặt đất (DTM). Toạ độ độ cao của đối tượng địa lý được diễn giải là độ lệch so với độ cao địa hình tại vị trí ngang của đối tượng địa lý.
Thời điểm sử dụng: Đối với các đối tượng cần duy trì độ cao nhất quán so với địa hình tự nhiên, chẳng hạn như tháp truyền thông hoặc đường dây điện trên cao ở vùng nông thôn.
RELATIVE_TO_MESH
Giống như một chiếc máy bay không người lái bay ở độ cao cố định so với bất kỳ vật gì mà máy bay đang bay qua, cho dù đó là mặt đất trần, mái nhà hay ngọn cây. Máy bay sẽ điều chỉnh theo bề mặt có thể nhìn thấy cao nhất (DSM).
Cách sử dụng: Độ cao của đối tượng được biểu thị tương đối so với bề mặt đất + toà nhà + mặt nước cao nhất (DSM). Toạ độ độ cao của đối tượng địa lý được diễn giải là độ lệch so với độ cao DSM.
Thời điểm sử dụng: Đối với các đối tượng cần nổi ở một độ cao nhất định so với bất kỳ vật gì có mặt thực tế (DTM, toà nhà, nước), hữu ích cho các điểm đánh dấu trên mái nhà hoặc các đối tượng địa lý tự động điều chỉnh theo cảnh có thể nhìn thấy.
Để biết thêm thông tin, hãy xem tài liệu về các hằng số AltitudeMode.
Ví dụ trực quan và ứng dụng thực tế
Các ví dụ này sử dụng một vị trí cụ thể là Stonehenge để minh hoạ cách các lựa chọn AltitudeMode khác nhau ảnh hưởng đến vị trí của đối tượng địa lý. Các ví dụ này trước tiên trình bày về cách định vị điểm đánh dấu, sau đó là đường và khu vực. Các ví dụ này có một số điểm cần cân nhắc khác nhau.
Định vị điểm đánh dấu
Hãy xem xét một điểm đánh dấu ghim được đặt như sau:
const markerLocation = { lat: 51.1789, lng: -1.8262, altitude: 102.23 };
Bạn có thể thấy điểm đánh dấu này dưới dạng ghim màu trắng trong cảnh bên dưới:
Bây giờ, hãy xem hình ảnh bên dưới cho thấy các ghim có nhiều màu được định vị bằng các chế độ độ cao khác nhau.
Hãy xem cách AltitudeMode khác nhau ảnh hưởng đến vị trí của điểm đánh dấu theo thứ tự tăng dần của độ cao.
CLAMP_TO_GROUND (Ghim màu tím)
Ghim này bỏ qua giá trị độ cao và gắn vào độ cao mặt đất gần nhất. Bạn có thể thấy ghim này ngay bên dưới ghim màu trắng, "kẹp" vào địa hình một cách hiệu quả.
Về mặt kỹ thuật, chế độ này bỏ qua độ cao thực tế và kẹp ghim vào chiều cao DTM gần nhất.
ABSOLUTE (Ghim màu trắng)
Ghim này sử dụng giá trị độ cao chính xác (102,23 m) để đặt điểm đánh dấu ở độ cao đó so với mực nước biển (EGM96), xuất hiện trên một trong các viên đá Stonehenge như được chỉ định bởi độ cao được cung cấp.
Về mặt kỹ thuật, chế độ này sử dụng giá trị độ cao thực tế được cung cấp để đặt ghim ở độ cao đã chỉ định so với mực nước biển. Trong ví dụ này, đó là vị trí của Stonehenge, nhưng ở trên đỉnh của một trong các viên đá.
RELATIVE_TO_GROUND (Ghim màu cam)
Ghim này lấy mặt đất (DTM) làm cơ sở và đặt chính nó ở độ cao 102,23 m so với mặt đất đó, xuất hiện như đang nổi phía trên mặt đất tự nhiên nằm dưới viên đá trong vòng tròn đá.
Về mặt kỹ thuật, chế độ này đặt cơ sở của nó ở mức DTM thực tế trên mặt đất, sau đó đặt ghim ở độ cao 102,23 m so với cơ sở đó.
RELATIVE_TO_MESH (Ghim màu xanh dương)
Ghim này sử dụng bề mặt có thể nhìn thấy (DSM) làm cơ sở và đặt chính nó ở độ cao 102,23 m so với bề mặt đó. Chế độ này bao gồm chiều cao của viên đá trong phép đo, căn chỉnh cao hơn một chút so với ghim màu cam.
Về mặt kỹ thuật, chế độ này sử dụng lưới (DSM) làm cơ sở và đặt vị trí ở độ cao đã cho so với cơ sở đó. Vì DSM nằm trên đỉnh của viên đá đứng, nên ghim này bao gồm chiều cao bổ sung này trong phép đo khi xác định chiều cao tương đối của nó, căn chỉnh cao hơn một chút so với ghim RELATIVE_TO_GROUND.
Định vị đường và khu vực
Đối với đường và khu vực, cả độ cao của các điểm trong đối tượng địa lý (cho dù được chỉ định hay không) và AltitudeMode đang được sử dụng đều rất quan trọng. Hãy xem xét một đường dọc theo Stonehenge với các độ cao được chỉ định sau:
const lineCoords = [
{ lat: 51.1786, lng : -1.8266, altitude: 101.36 },
{ lat: 51.1787, lng : -1.8264, altitude: 101.18 },
{ lat: 51.178778, lng : -1.826354, altitude: 104.89 },
{ lat: 51.178815, lng : -1.826275, altitude: 107.55 },
{ lat: 51.178923, lng : -1.825980, altitude: 105.53 },
{ lat: 51.1791, lng : -1.8258, altitude: 100.29 },
{ lat: 51.1792, lng : -1.8257, altitude: 100.29 }
];
Bạn có thể thấy đường này được biểu thị bằng màu trắng trong hình ảnh bên dưới, sử dụng vị trí tuyệt đối.
Một lần nữa, hình ảnh bên dưới cho thấy các đường sử dụng các chế độ độ cao khác nhau. Hãy thảo luận từng đường theo thứ tự từ thấp nhất đến cao nhất.
CLAMP_TO_GROUND (Đường màu tím)
Đường này bỏ qua độ cao được chỉ định cho mỗi điểm và thay vào đó "phủ" đường trực tiếp lên mặt đất bên dưới (DTM). Đường này tuân theo địa hình, bỏ qua sự hiện diện của bất kỳ đối tượng địa lý nào như toà nhà hoặc đá phía trên.
Về mặt kỹ thuật, chế độ này bỏ qua các giá trị độ cao thực tế và phủ đường lên DTM, tuân theo địa hình bên dưới và bỏ qua lưới của các đối tượng địa lý phía trên.
ABSOLUTE (Đường màu trắng)
Đường này sử dụng độ cao chính xác cho mỗi điểm, khiến đường đi qua một số viên đá. Đường này được kết nối bằng các đường thẳng giữa mỗi điểm, đôi khi có thể khiến đường này xuất hiện như đi xuyên qua các đối tượng nếu các điểm không đủ thường xuyên.
Về mặt kỹ thuật, chế độ này tuân theo độ cao được chỉ định cho mỗi điểm, kết nối các điểm đó bằng các đường thẳng, nghĩa là đường này có thể đi xuyên qua lưới (ví dụ: đá) nếu các giá trị độ cao chỉ định. Trường hợp này được đề cập trong một phần sau.
RELATIVE_TO_GROUND (Đường màu cam)
Đường này sử dụng mặt đất tự nhiên (DTM) làm cơ sở và đặt mỗi điểm ở độ cao đã chỉ định so với mặt đất đó.
Về mặt kỹ thuật, chế độ này sử dụng DTM làm cơ sở và đặt các vị trí đường ở độ cao được liệt kê tương đối so với cơ sở đó.
RELATIVE_TO_MESH (Đường màu xanh dương)
Đường này sử dụng bề mặt có thể nhìn thấy, bao gồm cả các toà nhà và đá, làm cơ sở. Sau đó, đường này đặt mỗi điểm ở độ cao đã chỉ định so với lưới đó, tái tạo một cách hiệu quả hình dạng của đường liên quan đến cảnh quan có thể nhìn thấy.
Về mặt kỹ thuật, chế độ này sử dụng lưới (DSM) làm cơ sở và đặt các vị trí ở độ cao đã chỉ định so với cơ sở đó, tuỳ thuộc vào lưới mà đường có thể thay đổi do các đối tượng địa lý khác nhau trên mặt đất.
Khi không chỉ định độ cao cho đường
Bây giờ, hãy xem xét cùng một toạ độ đường nhưng không chỉ định độ cao:
const lineCoords = [
{ lat: 51.1786, lng : -1.8266 },
{ lat: 51.1787, lng : -1.8264 },
{ lat: 51.178778, lng : -1.826354 },
{ lat: 51.178815, lng : -1.826275 },
{ lat: 51.178923, lng : -1.825980 },
{ lat: 51.1791, lng : -1.8258 },
{ lat: 51.1792, lng : -1.8257 }
];
Trong trường hợp này, khi không có độ cao nào được cung cấp, các đường thường xuất hiện ở các vị trí tương tự. Đường màu trắng, cam và tím có thể hợp nhất thành một đường duy nhất (màu cam, vì thường được vẽ sau cùng) vì tất cả đều mặc định là vị trí tương tự ở mặt đất. Bạn có thể thấy điều này bên dưới:
Đường màu xanh dương (RELATIVE_TO_MESH) một lần nữa sử dụng lưới (DSM) làm cơ sở. Vì không có độ cao nào được chỉ định, nên đường này chỉ phủ các điểm trực tiếp lên trên lưới. Điều quan trọng cần lưu ý là đường này không đặt đường trên lưới mà kết nối các điểm đã chỉ định trên lưới bằng các kết nối thẳng. Mặc dù điều này có thể trông chấp nhận được trong một số ví dụ, nhưng có thể gây ra vấn đề về khả năng hiển thị khi bị các đối tượng địa lý khác che phủ. Vấn đề này được đề cập trong phần tiếp theo.
Sự tương tác của lưới và đường. Bây giờ, chúng ta có thể xem xét một đường nhiều đoạn khác. Hình ảnh này ở cùng một khu vực nhưng có độ phủ mặt đất nhiều hơn (hoặc nhiều chi tiết hơn trên DSM ở trên cùng của DTM).
const lineCoords = [
{ lat: 51.188404, lng: -1.779059, altitude: 70.69 },
{ lat: 51.187955, lng: -1.780143, altitude: 77.25 },
{ lat: 51.187658, lng: -1.781552, altitude: 68.97 },
{ lat: 51.187376, lng: -1.782447, altitude: 99.02 },
{ lat: 51.186912, lng: -1.783692, altitude: 104.35 },
{ lat: 51.185855, lng: -1.788368, altitude: 86.91 },
];
Khi chúng ta thấy hình thức trình bày sử dụng các phương thức (và màu sắc) giống như trước, chúng ta sẽ có chế độ xem này:
Màu tím là CLAMP_TO_GROUND, bạn có thể thấy màu tím đi dọc theo mặt đất. Màu trắng là ABSOLUTE, bạn có thể thấy các đường thẳng kết nối các điểm được định vị tuyệt đối trong không gian. Với màu cam và xanh dương là các phiên bản tương đối về SURFACE (DTM) hoặc MESH (DSM), hãy lưu ý rằng đường màu xanh dương có hình thức hơi khác do chiều cao của các đối tượng địa lý bên dưới.
Một lần nữa, chúng ta có thể lưu ý rằng bản chất của việc tạo đường có nghĩa là đường đi qua lưới khi các điểm được kết nối với nhau bằng các đường thẳng. Trường hợp này có thể gây ra vấn đề khi nhìn thấy các đường, vì vậy, bạn có thể đặt drawsOccludedSegments thành true để đảm bảo đường hiển thị xuyên qua cây, như được minh hoạ chi tiết hơn trong hình ảnh sau, trong đó vẫn có thể nhìn thấy các đường đi xuyên qua lưới.
Bản chất của việc định vị trong không gian có nghĩa là các điểm có thể nằm trong lưới và các đường kết nối các điểm cũng có thể nằm trong lưới, có khả năng gây ra các hiện tượng giả mạo trực quan. Trong phần bên dưới, chúng ta có thể thấy cách cải thiện các hiện tượng giả mạo như vậy nếu có thể.
Giải quyết vấn đề trong sự tương tác giữa đường và địa hình
Trong một ví dụ khác, ở cùng một khu vực, chúng ta có thể thấy một số hiện tượng giả mạo khác mà chúng ta phải biết khi sử dụng các chế độ độ cao cụ thể.
Ở đây, chúng ta có một khu vực tương đối bằng phẳng, chủ yếu ở mức DTM, với các chi tiết bổ sung hạn chế phía trên trong lưới. Trường hợp này cũng sẽ xảy ra ở một khu vực không có độ phủ 3D phía trên mô hình địa hình. Hãy xem xét vị trí sau, như được chỉ định bên dưới:
const lineCoords = [
{ lat: 51.194642, lng: -1.782636, altitude: 99.10 },
{ lat: 51.193974, lng: -1.783952, altitude: 99.86 },
{ lat: 51.192203, lng: -1.787175, altitude: 96.14 },
{ lat: 51.190024, lng: -1.790250, altitude: 105.92 },
{ lat: 51.187491, lng: -1.793580, altitude: 102.60 },
{ lat: 51.183690, lng: -1.798745, altitude: 95.69 },
];
Và có thể thấy trong hình ảnh, với các đường có cùng hình thức trình bày màu như trước: (trắng : ABSOLUTE, xanh dương : RELATIVE_TO_MESH, tím : CLAMP_TO_GROUND, cam: RELATIVE_TO_GROUND).
Ở đây, chúng ta có thể thấy một số cấu phần phần mềm, trong đó cấu phần phần mềm đầu tiên là do thiếu độ phủ bề mặt, các đường màu cam (RELATIVE_TO_GROUND) và xanh dương (RELATIVE_TO_MESH) nằm ở (hầu hết) cùng một vị trí (với đường màu xanh dương được hiển thị vì được vẽ sau cùng).
Chúng ta cũng có thể thấy rằng đường màu tím (CLAMP_TO_GROUND) tuân theo mặt đất và có thể nhìn thấy trên đồi, trong khi đường màu trắng (ABSOLUTE) có thể nhìn thấy như biến mất vào đồi vì chỉ các điểm được kết nối và các đường thẳng đi xuyên qua mặt đất.
Bạn có thể thấy điều này cụ thể trong hình ảnh này khi đường màu tím bị ẩn.
Do đó, điều này có thể dẫn đến một số hiện tượng giả mạo trực quan kỳ lạ, trong đó đường có thể biến mất dưới mặt đất (hoặc thậm chí xuyên qua lưới) vì đường giữa các điểm chỉ tuân theo một đường thẳng. Bạn có thể cải thiện hình thức hiển thị trực quan của một đường như vậy bằng cách thêm nhiều điểm hơn giữa các đường thông qua việc sử dụng phương pháp nội suy. Cách này có thể ảnh hưởng đến hình thức trực quan sẽ một lần nữa phụ thuộc vào phương pháp đang được sử dụng:
- Đối với các phép đo tương đối (RELATIVE_TO_GROUND hoặc RELATIVE_TO_MESH): Khi sử dụng các giá trị độ cao tương đối, việc tạo thêm nhiều điểm dọc theo một đường hoặc đa giác sẽ cho phép đặt đối tượng địa lý ở mức phù hợp hơn, tuân theo cấu hình độ cao tốt hơn. Nếu các điểm trung gian này không có trong dữ liệu của bạn, bạn có thể sử dụng một hàm nội suy, chẳng hạn như hàm Nội suy trong thư viện Hình học của Google Maps Platform, để thêm các điểm này. Sau đó, các điểm mới này có thể được gán các giá trị tương đối sẽ được đặt phía trên cấu hình độ cao có liên quan, sau đó chiều dài của bất kỳ đường nào nối các điểm sẽ bị giới hạn và hình thức trình bày trực quan được cải thiện.
- Đối với các đối tượng địa lý tuyệt đối (ABSOLUTE): Đối với các đối tượng địa lý ABSOLUTE, cần có nhiều điểm hơn có giá trị độ cao thực tế. Việc nội suy giữa các giá trị tuyệt đối hiện có sẽ không cho ra một điểm phản ánh chính xác bất kỳ giá trị nào phía trên lưới, vì đó chỉ là giá trị trung bình giữa điểm A và điểm B.
Tóm tắt
Hy vọng tài liệu này đã cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan toàn diện về các lựa chọn AltitudeMode trong Bản đồ 3D chân thực như thật, trình bày chi tiết cách ABSOLUTE, CLAMP_TO_GROUND, RELATIVE_TO_GROUND và RELATIVE_TO_MESH ảnh hưởng đến vị trí và kết xuất của nhiều đối tượng địa lý như điểm đánh dấu, đường và đa giác.
Việc hiểu cách các chế độ này hoạt động cùng với Mô hình địa hình kỹ thuật số (DTM) và Mô hình bề mặt kỹ thuật số (DSM) cơ bản là rất quan trọng để tạo ra các hình thức trình bày bản đồ 3D chính xác và hấp dẫn về mặt trực quan với số lượng hiện tượng giả mạo trực quan tối thiểu.
Chúng tôi hy vọng bạn sẽ thử nghiệm các chế độ độ cao này trong các dự án của riêng mình để khai thác toàn bộ tiềm năng của việc lập bản đồ 3D và tạo ra trải nghiệm hấp dẫn, sống động cho người dùng, đồng thời cung cấp ý kiến phản hồi.
Người đóng góp
Matt Toon | Kỹ sư giải pháp, Nhà phát triển Geo