作者：kele

背景

前段时间看到一篇构建隧道的文章（https://blog.csdn.net/supermapsupport/article/details/128453116），突然想到一个使用场景：隧道通常是建在山体下面，是否可以通过这种方式构建出一条贯穿山体的隧道，来模拟实际的施工方案？答案是可以，效果图如下:

一、实现思路

1、生成隧道模型
2、地形挖洞
3、把隧道模型放在洞口中
该方案的难点在于，如何根据隧道的截面坐标，将地形挖洞，使洞口与隧道模型完全吻合
由于地形服务无法做布尔运算，这里采用地形开挖方式实现，并不展示开挖底面与侧面，这样就相当于给地形裁剪一个口子，关键接口：

二、实现过程

1、构建管道模型

用鼠标绘制一条折线代表隧道的走向
然后使用iServer放样分析，输入隧道截面坐标，分析出一条带管壁厚度的隧道

var s3mInstanceColc = new Cesium.S3MInstanceCollection(scene._context);
scene.primitives.add(s3mInstanceColc);
var sqlParameter = {
    "loftRegion":{"type":"REGION" , "parts":[8,8], "points":[{ x: -2.5, y: 7.5},
            { x: -6.5, y: 5.5 },
            { x: -10.5, y: 0 },
            { x: -10.5, y: -10.5 },  //隧道截面坐标，单位为米
            { x: 10.5, y: -10.5 },
            { x:10.5, y: 0},
            { x: 6.5, y: 5.5 },
            { x: 2.5, y: 7.5},
            { x: -1.5, y: 6.5},
            { x: 1.5, y: 6.5},
            { x: 5.5, y: 4.5 },
            { x: 9.5, y: 0},
            { x: 9.5, y: -9.5 },
            { x: -9.5, y: -9.5 },
            { x: -9.5, y: 0 },
            { x: -5.5, y: 4.5 }]},
    "loftLine":{"type":"LINE3D", "parts":[2], "points":posArray},
    "chamfer":"5",
    "lonlat":"TRUE"
};
var url = "http://10.10.4.82:8090/iserver/services/spatialAnalysis-test/restjsr/spatialanalyst/geometry/3d/loft.json?returnContent=true";
var queryData = JSON.stringify(sqlParameter);

$.ajax({
    type: "post",
    url: url,
    data: queryData,
    success: function (result) {
        var geometry = result.geometry;
        if (!geometry) {
            return;
        }
        var buffer = new Uint8Array(geometry.model).buffer;
        var position = geometry.position;
        var color = Cesium.Color.GRAY;
        s3mInstanceColc.add('visibleBody', {
            position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(position.x, position.y, position.z+10),
            color: color,
            attributes: 'test'
        }, buffer);
        viewer.flyTo(s3mInstanceColc);
    },
    error: function (msg) {
        console.log(msg);
    },
})

2、根据隧道给地形挖洞

2.1、去除挖洞封边效果，去除侧面与底面贴图

scene.globe.showExcavationSide = false;
scene.globe.excavationBottomTextureUrl = null;
scene.globe.excavationSideTextureUrl = null;

2.2、开挖方案

从图中可以看出，隧道口被堵死，我们需要拿到隧道与地形相交部分的节点坐标，然后将地形挖开。所以关键步骤就是如何得到相交坐标，如下图所示：

第一步获取隧道截面坐标（红色点），第二步利用隧道方向向量，绘制出基于截面坐标且平行与隧道的线段（通视分析），第三步得到线段与地形的交点（蓝色点），第四步用得到的交点坐标将地形挖开

2.3、获取截面坐标点（红色点）

①在构建隧道模型时，我们可以根据传入的平面坐标，计算每个端点与中心点的距离
②在绘制隧道走向时，我们根据绘制坐标计算出隧道的方向向量，从而获取线的角度，在这个角度基础上±90°，得到隧道垂直方向，方向+距离即可计算出目标点的世界坐标。利用不同距离得到多个点坐标，再给各个点设置高度，即可得到所有的隧道截面世界坐标。向量与角度的计算可以参考这篇文章：Cesium计算向量、角度、距离
关键代码：

this.getPointByDirectionAndLen = function (position, angle, len) {
  let matrix = Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(position);
  let mz = Cesium.Matrix3.fromRotationZ(Cesium.Math.toRadians(angle));
  let rotationZ = Cesium.Matrix4.fromRotationTranslation(mz);
  Cesium.Matrix4.multiply(matrix, rotationZ, matrix);
  let result;
  result = Cesium.Matrix4.multiplyByPoint(
      matrix,
      new Cesium.Cartesian3(0, len, 0),
      new Cesium.Cartesian3()
  );
  return result;
};

2.4、获取开挖点（蓝色点）

经过上面的步骤，我们已经得到隧道截面坐标（下图中C坐标）、隧道线向量（AB）。根据公式：D坐标-C坐标 = 向量AB
可以得到D坐标

得到C、D坐标后，使用通视分析（sightline）得到观察点C到目标点D，之间与地形的障碍点；依次对每个截面坐标做以上操作，即可得到所有障碍点
关键代码：

this.getBarrierArray = function (LonLatArr,sightline) {
  let pointA = new Cesium.Cartesian3.fromDegrees(posArray[0].x,posArray[0].y,posArray[0].z);
  let pointB = new Cesium.Cartesian3.fromDegrees(posArray[1].x,posArray[1].y,posArray[1].z);
  let index = 0;
  //向量AB
  const positionvector = Cesium.Cartesian3.subtract(pointB, pointA, new Cesium.Cartesian3());
  myfun(index);
  let BarrierArray = [];
  function myfun(index){
    if(index < LonLatArr.length){
      let cart = new Cesium.Cartesian3.fromDegrees(LonLatArr[index][0], LonLatArr[index][1], LonLatArr[index][2]);
      let posD = {
        x: cart.x + positionvector.x,
        y: cart.y + positionvector.y,
        z: cart.z + positionvector.z
      };
      let thisArray = [];
      thisArray.push(cart);
      thisArray.push(posD);
      var name = "point" + index;
      sightline.viewPosition = Cartesian2toDegrees(thisArray[0]);
      sightline.addTargetPoint({
        position: Cartesian2toDegrees(thisArray[1]),
        name: name
      });
      setTimeout(()=>{
        let barrp = sightline.getBarrierPoint(name);
        console.log(barrp);

        if(!barrp.isViewer){
          BarrierArray.push(barrp.position.longitude * (180/Math.PI));
          BarrierArray.push(barrp.position.latitude * (180/Math.PI));
          BarrierArray.push(barrp.position.height);
        }
        sightline.removeAllTargetPoint();
      },30);
      index++;
      setTimeout(()=>{
        myfun(index)
      },40)
    }
  }

  function Cartesian2toDegrees(position) {
    var cartographic = Cesium.Cartographic.fromCartesian(position);
    var longitude = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.longitude);
    var latitude = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude);
    var height = cartographic.height;

    return [longitude, latitude, height];
  }

  return BarrierArray
};

2.5、地形开挖

得到所有障碍点后，通过这些点进行地形开挖

viewer.scene.globe.addExcavationRegion({
    name: 'ggg',
    position: brruipos,
    height: dep,
    transparent: false
});

范例：

链接：https://pan.baidu.com/s/1sDwfmI6hBFIS3eCt7tBGug
提取码：6655