TIN Terrain是HERE Technologies公司开源的一款地形处理工具，github地址https://github.com/heremaps/tin-terrain。

TIN Terrain

TIN-Terrain是一个命令行工具，用于将GeoTIFF格式的高度图转换为具有不同尺度的瓦片（不规则三角网， TIN）。

特征

• 以带有高度图heightmap的GeoTIFF作为输入
• 将高度图转换为具有给定最大误差参数的三角网网格，并输出为.obj格式
• 将高度图转换为给定缩放范围的瓦片化的TIN网格，并将瓦片金字塔输出为quantized-mesh-1.0 地形格式

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安装

您可以使用Docker或直接在系统上构建和运行此工具。使用Docker构建更简单，可以在macOS、Linux和Windows上运行。

各平台的详细说明如下：

在Docker上构建

The provided Dockerfile builds the TIN Terrain executable on Ubuntu Linux.

提供的Dockerfile在Ubuntu Linux上构建TIN Terrain可执行文件

构建container，执行：

./build-docker.sh

从Docker运行TIN-Terrain：

docker run -v [local data directory]:/data:cached --name tin-terrain --rm -i -t tin-terrain tin-terrain ...

其中[本地数据目录]是包含DEM文件并将接收输出文件的文件夹。这将映射到Docker实例中的/data，因此您应该使用：

docker run -v [local data directory]:/data:cached --name tin-terrain --rm -i -t tin-terrain tin-terrain dem2tin --input /data/... --output /data/... 

或者，使用

docker run -v [local data directory]:/data:cached --name tin-terrain --rm -i -t tin-terrain bash 

to open an interactive shell which lets you execute tin-terrain and access /data. Any files not stored in /data will be lost when closing the session.

打开一个交互式shell，它允许您执行ttin-terrain和访问 /data 目录。关闭会话时，任何未存储在//data 目录中的文件都将丢失

先决条件和依赖项

如果选择直接在系统上编译和运行“TIN Terrain”，请注意，必须在系统上安装以下软件包：

• The C++ standard library from the compiler (tested with clang 9.1.0 and gcc 7.3.0)
• Boost (BSL-1.0) program_options, filesystem, system (tested with version 1.67)
• GDAL (MIT) gdal, gdal_priv, cpl_conv (tested with version 2.3)

在CMake配置阶段，TIN Terrain还下载了一些第三方库的源代码：

• libfmt (BSD-2-Clause)
• glm (MIT)
• Catch2 (BSL-1.0)

生成项目/生成文件时，可以通过将 -DTNTN_DOWNLOAD_DEPS=OFF选项传递给CMake来禁用此行为。如果这样做，则必须自己下载依赖项，并且如果要运行测试，还必须将TNTN_LIBGLM_SOURCE_DIR和tntntn_LIBFMT_SOURCE_DIR变量传递给CMake以及tntntn_CATCH2_SOURCE_DIR。

请参阅download-deps.cmake查看详细版本信息

在macOS上构建

1. 安装依赖项：

brew install boost
brew install cmake
brew install gdal

2.创建xcode工程：

mkdir build-cmake-xcode
cd build-cmake-xcode
cmake -GXcode path/to/sourcecode/
open tin-terrain.xcodeproj

3. 构建tin-terrain

生成的二进制文件将位于Debug/Release子目录中

要运行测试，请生成并运行tntn-tests

可能与GDAL相关的问题

如果您的机器上存在另一个版本的GDAL，如果通过homebrew 安装（或任何其他首选方法），cmake提供的FindGDAL.cmake可能无法正确检测到GDAL的最新版本。

无论是否是这种情况，都可以很容易地检测到，如果链接步骤在编译时出错，就链接GDAL

因此，您可能需要将cmake引导到GDAL的正确位置：

cmake -GXcode -DGDAL_LIBRARY=PATH/TO/GDAL/LIB path/to/sourcecode/

e.g

cmake -GXcode -DGDAL_LIBRARY=/usr/local/Cellar/gdal/2.3.1_2/lib/libgdal.dylib path/to/sourcecode/

在linux上构建

1. 安装依赖, e.g.Ubuntu:

apt-get install build-essential cmake libboost-all-dev libgdal-dev

2.创建Makefile:

mkdir build-cmake-release
cd build-cmake-release
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release path/to/sourcecode/

3. 构建tin-terrain

VERBOSE=1 make tin-terrain 

生成的二进制文件应该准备好了。要运行测试，请生成并运行tntn-tests：

VERBOSE=1 make tntn-tests

The resulting binary should then be ready. To run the tests, build and run the tntn-tests target:

1. 重建Makefile (并设置 TNTN_TEST=ON):

cd build-cmake-release
cmake -DTNTN_TEST=ON -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug path/to/sourcecode/

2. 构建 tntn-tests

VERBOSE=1 make tntn-tests

用法

tin-terrain 命令行工具有几个子命令。您可以运行tin terrain--help查看所有可用的子命令

$ tin-terrain --help
usage:
  tin-terrain [OPTION]... <subcommand> ...

Global Options:
  -h [ --help ]               print this help message
  --log arg (=stdout)         diagnostics output/log target, can be stdout,
                              stderr, or none
  -v [ --verbose ] [=arg(=1)] be more verbose
  --subcommand arg            command to execute
  --subargs arg               arguments for command

available subcommands:
  dem2tin - convert a DEM into a mesh/tin
  dem2tintiles - convert a DEM into mesh/tin tiles
  benchmark - run all available meshing methods on a given set of input files and produce statistics (performance, error rate)
  version - print version information

投影

tin-terrain要求数据集是Web Mercator投影(EPSG：3857). 如果你的数据集不在这个投影中，你可以很容易地用gdalwarp重新投影你的数据集

gdalwarp -t_srs EPSG:3857 ned19_n37x75_w122x50_ca_goldengate_2010.img ned19_n37x75_w122x50_ca_goldengate_2010_mercator.tif

创建简单网格/三角网

可以使用dem2tin子命令将栅格的高度图转换为OBJ格式的单个大网格/TIN。

您可以通过运行tin-terrain dem2tin--help 查看所有可用选项。

$ tin-terrain dem2tin --help
usage:
  tin-terrain dem2tin [OPTIONS]...

dem2tin options:
  --input arg                 input filename
  --input-format arg (=auto)  input file format, can be any of: auto, asc, xyz,
                              tiff
  --output arg                output filename
  --output-format arg (=auto) output file format, can be any of: auto, obj,
                              off, terrain (quantized mesh), json/geojson
  --method arg (=terra)       meshing method, valid values are: terra, zemlya and dense
  --max-error arg             (terra & zemlya) maximum geometric error
  --step arg (=1)		      (dense) grid spacing in pixels


methods:
  terra     - implements a delaunay based triangulation with point selection using a fast greedy insert mechnism
    reference: Garland, Michael, and Paul S. Heckbert. "Fast polygonal approximation of terrains and height fields." (1995).
    paper: https://mgarland.org/papers/scape.pdf
    and http://mgarland.org/archive/cmu/scape/terra.html
  zemlya    - hierarchical greedy insertion
    reference: Zheng, Xianwei, et al. "A VIRTUAL GLOBE-BASED MULTI-RESOLUTION TIN SURFACE MODELING AND VISUALIZETION METHOD." International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences 41 (2016).
    paper: https://www.int-arch-photogramm-remote-sens-spatial-inf-sci.net/XLI-B2/459/2016/isprs-archives-XLI-B2-459-2016.pdf
  dense     - generates a simple mesh grid from the raster input by placing one vertex per pixel

例如，您可以运行以下命令来将“ned19_n37x75_w122x50_ca_goldengate_2010_mercator..tif“转换为于单个大网格，其中最大误差参数为2.0米：

tin-terrain dem2tin --input /data/ned19_n37x75_w122x50_ca_goldengate_2010_mercator.tif --output /data/terrain.obj --max-error 2.0

运行此命令后，同一目录中您应该看到“terrain.obj“的输出文件。这个OBJ文件包含生成的网格。

max error参数指定以米为单位的垂直误差容限，因此max error参数越小，输出网格中的三角形越多，网格质量越好，运行时间越长

创建金字塔网格/TIN瓦片

dem2tintiles子命令将栅格高度图作为输入，并为给定的缩放范围创建三角网网格瓦片。输出瓦片可以是OBJ格式，也可以是quantized-mesh-1.0 的地形格式。

您可以通过运行tin-errain dem2tiniles--help查看所有可用选项

$ tin-terrain dem2tintiles --help
usage:
  tin-terrain dem2tintiles [OPTION]...

dem2tintiles options:
  --input arg                    input filename
  --output-dir arg (=./output)
  --max-zoom arg (=-1)           maximum zoom level to generate tiles for. will
                                 guesstimate from resolution if not provided.
  --min-zoom arg (=-1)           minimum zoom level to generate tiles for will
                                 guesstimate from resolution if not provided.
  --max-error arg                (terra or zemlya) max error when using
  --step arg (=1)            	 (dense) grid spacing in pixels
  --output-format arg (=terrain) output tiles in terrain (quantized mesh) or
                                 obj
  --method arg (=terra)          meshing algorithm. one of: terra, zemlya or dense

For example, you can run the following command to convert "ned19_n37x75_w122x50_ca_goldengate_2010_mercator.tif" to a pyramid of mesh tiles.

例如，您可以运行以下命令来将“ned19_n37x75_w122x50_ca_goldengate_2010_mercator.tif“转换为金字塔瓦片集。

tin-terrain dem2tintiles --input /data/ned19_n37x75_w122x50_ca_goldengate_2010_mercator.tif --output-dir /data/output --min-zoom 5 --max-zoom 14 --output-format=terrain --max-error 2.0

When this command finishes running, you should see an output folder containing all the mesh tiles, organized into a pyramid of subfolders.

当这个命令完成运行时，您应该会看到一个包含所有瓦片的输出文件夹，它被组织成一个由子文件夹组成的金字塔。

├── 10
│   ├── 163
│   │   ├── 627.terrain
│   │   └── 628.terrain
│   └── 164
│       ├── 627.terrain
│       └── 628.terrain
...

文件夹结构遵循地图约定： Z/X/Y.terrain.

然后，这些网格分片可以很容易地从web服务器提供服务，并被前端应用程序用于地形可视化等目的。

样本数据集

当您在CMake配置中启用TNTN_TEST和TNTN_DOWNLOAD_DEPS选项时，一些示例数据集将下载到${CMake_SOURCE_DIR}/3rdparty/文件夹中。

例如，您将在${CMAKE_SOURCE_DIR}/3rdparty/carterlake文件夹中找到 crater lake数据集。此数据集由美国地质调查局（USGS）创建和维护，可从http://oe.oregonexplorer.info/carterlake/下载。

要从该数据集生成网格，首先需要使用GDAL安装附带的gdalwarp命令行工具将其重新投影到Web Mercator投影

gdalwarp -t_srs EPSG:3857 -r cubic -of GTiff -ot Float32 dems_10m.dem dems_10m.tif

然后，可以在此重新投影的GeoTIFF文件上运行tin terrain以创建网格：

./tin-terrain dem2tin --input dems_10m.tif --output terrain.obj --max-error 2.0 --method terra

License

Copyright (C) 2018 HERE Europe B.V.

有关许可证的详细信息，请参阅此项目根目录中的许可证文件。

论文

某些算法基于以下论文：

• Garland, Michael, and Paul S. Heckbert. "Fast polygonal approximation of terrains and height fields." (1995).
• Zheng, Xianwei, et al. "A VIRTUAL GLOBE-BASED MULTI-RESOLUTION TIN SURFACE MODELING AND VISUALIZETION METHOD." International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences 41 (2016).