前言

在 WebGIS 开发领域，Cesium 凭借其强大的开源生态，已成为三维GIS可视化引擎的首选。构建高质量的三维应用离不开高精度的地形数据支撑。在常规的外网开发、个人学习中，我们通常的做法是注册一个 Cesium Ion 账号，创建 token，最后通过 token 来调用 Cesium Ion 提供的全球地形，确实方便快捷。

然而，在内网涉密环境或商业化私有部署场景下，受限于网络隔离、数据隐私及授权合规性等因素，依赖在线 Token 的方案已经不再适用。这时就需要我们自己来构建一套三维地形切片服务。本文将详细记录在 Windows 环境下，从 DEM 数据处理到最终生成地形瓦片的完整工作流。通过本教程，你将掌握低成本搭建离线地形服务的核心技能。

工具准备

下面是我们需要用到的工具列表：

  • QGIS - 开源GIS数据处理工具
  • OpenTopography DEM Downloader - QGIS插件，用于下载DEM数据
  • Docker Desktop - 用于给ctb-quantized-mesh提供运行环境
  • tumgis/ctb-quantized-mesh - 著名开源Cesium地形切片工具 Cesium Terrain Builder 的docker镜像版本，本教程的主角，用于生成地形切片

如果你电脑上还没有这些工具，你需要先下载QGIS软件，然后在插件市场下载 OpenTopography DEM Downloader 插件，并到官网注册账号申请一个免费的token。然后下载DockerDesktop，并在docker的镜像市场下载 tumgis/ctb-quantized-mesh 镜像

QGIS官网下载地址：https://qgis.org/download/

DockerDesktop官网下载地址：https://www.docker.com/products/docker-desktop/

Docker安装提示

关于DockerDesktop的Windows版本选择：

  • AMD64（x86_64 ）：绝大多数 Windows 电脑（Intel i5/i7/i9 或 AMD Ryzen）都是这个架构。
  • ARM64：如果你用的是 Surface Pro X 或其他基于 Snapdragon 处理器的 Windows 电脑，需要下载 ARM 版本。

DockerDesktop安装后，进入到软件主界面，它可能会提示你更新wsl，这是一个运行在Windows上的Linux子系统，你需要以管理员身份打开powershell，执行安装命令。安装时由于网络原因可能会安装失败，建议尝试先开启网络代理，然后执行下面的安装命令

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wsl --update --web-download

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操作步骤

下面我将以四川省为例，分两个部分介绍详细的地形切片生成步骤：

1.数据准备 - DEM源数据获取

首先打开QGIS软件，打开数据源管理器，添加两份数据：一份xyz卫星影像瓦片作为我们的底图，一份中国省级行政区划的矢量数据

ArcGIS卫星影像数据源：https://server.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/World_Imagery/MapServer/tile/{z}/{y}/{x}

四川省行政区划矢量数据源：https://geo.datav.aliyun.com/areas_v3/bound/510000_full.json

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图层添加完成后如图所示：

image-20260211104437580

然后打开 OpenTopography DEM Downloader 插件，选择要下载的 DEM 数据源（我这里选的90m精度的 DEM），选择范围（从图层计算），填入你申请的token，选择保存文件的路径，最后点击运行，等待DEM下载完成即可

官网token申请：https://opentopography.org/

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下载完成后，可以看到它的范围实际上是一个覆盖四川范围的矩形，可以自行根据需要按行政区划裁剪（非必须），到这一步我们的数据准备工作就完成了！

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2.地形切片

有了DEM原始数据，接下来就是使用切片工具将DEM数据切片。

首先打开DockerDesktop，搜索tumgis/ctb-quantized-mesh下载镜像：

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接下来进入命令行操作：打开cmd，输入如下命令，启动容器

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docker run -v D:/docker/ctb:/data -it tumgis/ctb-quantized-mesh:latest bash

该命令执行后，会将电脑上D盘下的/docker/ctb路径作为docker容器的挂载路径，路径可根据自己实际需要更改；命令执行成功后，会进入容器的空间内部，运行环境变成Linux。

将之前我们下载的DEM数据移到/docker/ctb路径下，执行命令ls，就能看到文件：

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root@dc3892683b11:/data# ls
sc_90m_dem.tif

根据官方文档说明，先在cmd执行命令，创建vrt文件：

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gdalbuildvrt tiles.vrt sc_90m_dem.tif

tips：文件名太长时，输入开头按tab可自动补全

执行成功的截图：

image-20260211111720306

然后来到关键一步，创建存放的切片的文件夹，执行切片命令：

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mkdir terrain && ctb-tile -f Mesh -C -N -o terrain tiles.vrt

执行结果如下：

image-20260211112238091

看到0说明任务已经开始，这是它进度条的样式，任务完成后会跟上面一样显示done。

来到最后一步，执行如下命令，生成layer.json文件：

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ctb-tile -f Mesh -C -N -l -o terrain tiles.vrt

所有步骤做完以后打开文件夹查看，文件结构如下，这就是我们完整的地形切片数据：

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3.地形发布与Cesium加载

现在我们有了地形切片的静态资源，要在Cesium中加载它，我们还需要使用Nginx将其代理，使其能通过http协议访问。由于tumgis/ctb-quantized-mesh插件生成的.terrain文件默认是经过gzip压缩的，Nginx代理时还要为所有.terrain文件添加响应头：gzip:on，告知浏览器解压后使用。下面是Nginx关键配置：

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server {
    listen 80;
    server_name localhost;

    location /terrain/ {
        root D:/docker/ctb/;
    	
    	# 所有.terrain格式的文件返回时都添加gzip响应头
        location ~* \.terrain$ {
            add_header Content-Encoding gzip; 
        }
    }
}

代理后，所有terrain文件夹下的资源即可通过http访问，浏览器输入http://localhost/terrain/layer.json 若能成功访问并下载json文件，即说明服务发布成功。

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最后在Cesium中加载地形：

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//异步加载地形 
Cesium.CesiumTerrainProvider.fromUrl('/localNginx/Cesium_terrain/sichuan/').then(res=>{
      viewer.terrainProvider = res
})

参考资料

  1. Cesium 离线地形数据处理与加载：从数据获取到加载 - YuanGIS

  2. ctb-quantized-mesh官方文档