如果你现在的三维地图能力主要停留在“会调 Cesium、会配图层”,一旦遇到自研引擎、私有格式或者要跟公司已有 C++ 系统深度打通,就会明显卡住,这门课值得先了解一下。它的定位不是教你怎么用一个现成的地图库,而是带你从 OpenGL 这一层,把一套自主三维 GIS 引擎的骨架搭出来。第一季覆盖的是引擎从零启动到能跑瓦片、能拾取、能做矢量叠加的基础链路。

它解决的是哪类工作场景

典型场景有三个。一是公司要做自己的三维地图产品,不想被某个商业引擎或开源库绑死,需要有人能改渲染层和场景调度。二是已有桌面端或工业软件,要在里面嵌一块三维地图,坐标系、拾取、相机操作都得跟原有系统对齐。三是接手别人写了一半的引擎代码,需要看懂窗口上下文、帧循环、资源管理这些底层怎么串起来。这门课对应的就是这些“自己造轮子”的活,而不是做业务图层配置。

学完能独立做出什么

按课程推进顺序,学完第一季你应该能独立完成这些事:搭建窗口和 OpenGL 上下文,跑通一个稳定的多线程绘制帧循环;实现摄像机的缩放、绕任意点旋转和漫游操作;用包围盒、包围球配合射线拾取,做出点击瓦片或地物能选中的交互;完成经纬度与墨卡托投影之间的坐标转换;用四叉树计算 TileId、做节点分割和瓦片加载调度;再通过 DLL 插件的方式加载 TMS、Google 图源,用 GDI 做叠加绘制,读入 Shapefile 矢量数据。这些不是点状的 API 演示,而是一条能跑起来的引擎主链路。

资料的组织逻辑,以及适合什么基础

课程内容按引擎骨架逐层推进,大致分四块。第一块是渲染框架:窗口、上下文、帧循环,以及把 IO 和 GL 上传拆开的生产者—消费者任务系统,这是后面所有异步加载的基础。第二块是三维场景与交互:摄像机、包围体、坐标转换、射线拾取。第三块是场景管理:四叉树算 TileId、节点分割、瓦片加载。第四块是数据接入与性能:DLL 插件加载在线图源、GDI 绘制、Shapefile 矢量,以及 API 耗时统计、顶点与纹理打包、不可见裁剪、纹理裁剪等优化手段。

基础方面,需要你有 C++ 的工程能力,能看懂类设计和多线程代码;OpenGL 不用很熟,但至少知道顶点缓冲、纹理、着色器大概在做什么。如果完全没碰过 OpenGL,前半段会有些吃力。这门课不涉及 Web 前端,也不教 GIS 理论,重心在引擎实现。

学之前需要想清楚的两件事

第一,这是第一季,重点在框架和基础能力。性能优化部分给了方法和切入点,但真要达到生产级的高性能,还需要在后续内容或自己项目里继续打磨。第二,自研引擎是一条投入不小的路,适合有明确自研需求、或者想真正理解三维 GIS 底层怎么运转的人。如果你只是想做业务地图展示,现成引擎可能更省事。判断标准很简单:你的工作里有没有“必须自己控制渲染和场景调度”这一条。有,就接着往下看;没有,先别急着入手。


这是自主三维 GIS 引擎的第一季:用 OpenGL 从窗口、上下文和帧循环搭起渲染框架,再做摄像机漫游、包围盒/射线拾取、经纬度与墨卡托投影,并用四叉树管理瓦片场景。后半段补上异步任务系统、顶点/纹理打包与裁剪优化,最后用 DLL 插件加载 TMS / Google 图源、GDI 绘制和 Shapefile 矢量。

课程推荐

《OpenGL-自主高性能三维GIS平台架构与实现 第一季》适合有 C++ 和一点 OpenGL 基础、想自己做三维地图而不是只会调 Cesium 的人。课按引擎骨架推进:窗口与上下文、多线程绘制、资源/纹理管理、3D 场景与摄像机(缩放、任意点旋转、漫游),再做包围盒/包围球、坐标转换和射线拾取。场景侧用四叉树算 TileId、节点分割与瓦片加载;数据侧用生产者-消费者任务系统把 IO 和 GL 上传拆开。性能部分覆盖 API 耗时、顶点/纹理打包、不可见裁剪、纹理压缩和 cache。收尾用 DLL 重构,支持嵌入外部窗口,并做任意格式瓦片、TMS、HttpGoogle、自定义绘制、GDI 多线程和 Shapefile 矢量插件。【技能收获】学完可掌握:OpenGL 渲染框架与多线程上下文、三维摄像机与拾取、墨卡托投影与经纬度转换、四叉树瓦片调度、异步任务系统、绘制批处理与裁剪、GIS 图源/矢量插件。105 节按模块连续推进,便于对照代码搭出可演示的三维地图。【学习建议】建议按 1~105 顺序:先把 1~21 的窗口和摄像机跑通,22~41 做完包围体、射线和投影,42~56 画出四叉树瓦片,57~80 把异步加载和性能优化接上,81~105 再做插件化图源与 shp。每完成一块就保存一帧「能拖动缩放的地图」截图,比只看原理更能写进作品集。【就业发展】可面向岗位:三维 GIS 引擎开发、图形渲染工程师、数字孪生 / 地图可视化。政务一张图和行业 GIS 仍需要能自己做瓦片调度、相机漫游和矢量叠加的人,手写 OpenGL 引擎比只会调现成三维地球 API 更有底层说服力。

视频目录(105 节)

课程目录

*   1 课程介绍.mp4

*   2 窗口建立.mp4

*   3 环境配置.mp4

*   4 窗口类的抽象封装.mp4

*   5 上下文管理(OpenGLSetup).mp4

*   6 OpenGL帧循环.mp4

*   7 事件处理.mp4

*   8 获取OpenGL高版本功能.mp4

*   9 框架之-OpenGL封装.mp4

*   10 框架之-Frame.mp4

*   11 框架之多线程绘制.mp4

*   12 框架之多线程绘制(2).mp4

*   13 上下文管理(框架数据结构).mp4

*   14 上下文管理(框架数据结构)-资源管理.mp4

*   15 上下文管理(框架数据结构)-资源管理2.mp4

*   16 上下文管理(框架数据结构)-纹理管理.mp4

*   17 上下文管理(框架数据结构)-Image.mp4

*   18 创建3D场景.mp4

*   19 引入摄像机.mp4

*   20 摄像机完善.mp4

*   21 摄像机控制.mp4

*   22 摄像机控制-鼠标缩放.mp4

*   23 三维向量实现-包围盒-包围球.mp4

*   24 包围盒计算通用化以及变化更新.mp4

*   25 包围盒-实践.mp4

*   26 包围球.mp4

*   27 坐标转换,实现经纬度-世界坐标-窗口坐标.mp4

*   28 射线.mp4

*   29 射线的应用-三角形相交.mp4

*   30 射线的应用-拾取.mp4

*   31 摄像机的完善.mp4

*   32 优化完善框架-资源数据优化处理.mp4

*   33 优化OpenGL线程上下文处理.mp4

*   34 墨卡托投影.mp4

*   35 摄像机原理介绍.mp4

*   36 第三人称摄像机.mp4

*   37 摄像机的旋转-中心点.mp4

*   38 代码整理封装.mp4

*   39 摄像机的旋转-任意点.mp4

*   40 摄像机缩放-任意点推进.mp4

*   41 摄像机移动漫游.mp4

*   42 场景管理的知识介绍-Octree-QuadTree-BSP.mp4

*   43 四叉树-TileId计算.mp4

*   44 瓦片Id计算&坐标转换.mp4

*   45 场景管理-四叉树-初步.mp4

*   46 场景管理-四叉树-框架.mp4

*   47 场景管理-四叉树-框架2.mp4

*   48 场景管理-四叉树-节点分割-退化.mp4

*   49 场景管理-四叉树绘制.mp4

*   50 场景管理-四叉树-瓦片加载.mp4

*   51 场景管理-四叉树-无数据处理.mp4

*   52 场景管理-四叉树-无数据处理(2).mp4

*   53 场景管理-四叉树-无数据处理-方式2.mp4

*   54 场景管理-四叉树-无数据处理-方式2-数据不全处理.mp4

*   55 场景管理-四叉树-优化操作-总结.mp4

*   56 场景管理-四叉树-优化操作-总结.mp4

*   57 数据管理-异步数据加载.mp4

*   58 任务系统-线程模型(生产者与消费者).mp4

*   59 任务系统-线程间通讯的基础.mp4

*   60 任务系统-接口定义实现.mp4

*   61 任务系统-框架实现.mp4

*   62 任务系统-框架实现(2).mp4

*   63 任务系统-打通流程.mp4

*   64 任务系统-OpenGL数据流程.mp4

*   65 任务系统-流程优化.mp4

*   66 任务系统-流程优化2.mp4

*   67 影响性能的因素(时间都去哪里了).mp4

*   68 API调用时间原理分析.mp4

*   69 顶点数据打包.mp4

*   70 顶点数据打包-索引方式.mp4

*   71 纹理打包(方式1).mp4

*   72 纹理打包(方式2-数组cache).mp4

*   73 纹理打包(方式2-数组cache)2.mp4

*   74 降低绘制数据量.mp4

*   75 优化节点(不可见处理).mp4

*   76 优化节点(不可见处理)2.mp4

*   77 优化节点(不可见处理).mp4

*   78 纹理压缩.mp4

*   79 cache(缓存).mp4

*   80 总结.mp4

*   81 框架设计原理.mp4

*   82 利用dll(动态链接库)重构架构.mp4

*   83 主工程的接口设计与实现.mp4

*   84 改进完善代码支持嵌入到其他窗口中.mp4

*   85 外部输入事件处理.mp4

*   86 瓦片插件-任意格式瓦片支持.mp4

*   87 瓦片插件-任意格式瓦片支持2.mp4

*   88 瓦片插件-任意格式瓦片支持3.mp4

*   89 瓦片插件-任意格式瓦片支持5.mp4

*   90 瓦片插件-任意格式瓦片支持4.mp4

*   91 图源插件应用-TMS图源加载.mp4

*   92 瓦片插件-HttpGoogle.mp4

*   93 瓦片插件-HttpGoogle(2).mp4

*   94 瓦片插件-HttpGoogle(3).mp4

*   95 瓦片插件-通用插件(1).mp4

*   96 瓦片插件-通用插件(2).mp4

*   97 瓦片插件-通用插件(3).mp4

*   98 瓦片插件-用户自定义绘制.mp4

*   99 -瓦片插件-GDI多线程绘制.mp4

*   100 瓦片插件-Shapefile(Shp)瓦片.mp4

*   101 801-架构设计-矢量.mp4

*   102 802-架构设计-矢量接口实现(shp文件解析).mp4

*   103 803-架构设计-矢量接口实现(shp文件解析.mp4

*   104 804-架构设计-矢量接口实现(shp文件解析)..mp4

*   105 805-架构设计-矢量接口实现(shp文件解析).mp4