高速公路监管系统大屏可视化

0x00 项目背景

该项目用于高速公路监管。高速公路监管包括：高速公路的设备运行情况，设备维护情况，道路维护情况；交通流量分析，交通拥堵分析，拥堵溯源；事故分析，事件信息发布等。

0x01设计图

该项目目前主要是一个预演形式的项目，所以设计图层面主要还是用了客户提供的图片。我们的设计团队参与的并不多。下面是客户的设计图纸：

设计图

0x02 绘制公路

公路的实际效果还是比较复杂的，比如公路上面有各种线（斑马线，黄线，白线，实线，虚线等等）。但是这些在本系统不是最重要的要素，因此考虑忽略。因此我们使用带边线效果的路径进行模拟，效果如下所示：

公路效果

绘制的逻辑其实也很简单，首先用较大的线宽绘制路径，然后改为较小的线宽和不同颜色在绘制一次路径。大致的绘制逻辑如下：


ctx.save();
        ctx.beginPath();
        ctx.lineJoin = 'round';
        // ctx.lineCap = 'round';
        points.forEach(({
            x,
            y
        }, index) => {
            ctx[index ? 'lineTo' : 'moveTo'](x, y);
        })
       
        ctx.lineWidth = width;
        ctx.strokeStyle = sideColor;
        ctx.stroke();
        ctx.shadowBlur = 0;
        ctx.globalCompositeOperation = 'source-over';
        ctx.lineWidth = width * 0.5;
        ctx.strokeStyle = midColor;
        ctx.stroke();

在编辑器中，增加一个公路组件，点击下公路组件，便可以开始绘制公路：

通过打点编辑路径，即可以对公路的走向进行编辑。需要注意的是，技术上使用了自动平滑的技术，原本的尖锐的角都会变成平滑的效果。

export function createSmoothCurvePoints(
  points,
  tension = 0.5,
  closed = false,
  numberOfSegments = 16
) {
  if (points.length < 2) {
    return points;
  }
  //  展开数组
  points = expandPointArr(points);

  let ps = points.slice(0), // clone array so we don't change the original
    result = [], // result points
    x,
    y, // our x,y coords
    t1x,
    t2x,
    t1y,
    t2y, // tension vectors
    c1,
    c2,
    c3,
    c4, // cardinal points
    st,
    t,
    i; // steps based on number of segments

  // The algorithm require a previous and next point to the actual point array.
  // Check if we will draw closed or open curve.
  // If closed, copy end points to beginning and first points to end
  // If open, duplicate first points to befinning, end points to end
  if (closed) {
    ps.unshift(points[points.length - 1]);
    ps.unshift(points[points.length - 2]);
    ps.unshift(points[points.length - 1]);
    ps.unshift(points[points.length - 2]);
    ps.push(points[0]);
    ps.push(points[1]);
  } else {
    ps.unshift(points[1]); // copy 1st point and insert at beginning
    ps.unshift(points[0]);
    ps.push(points[points.length - 2]); // copy last point and append
    ps.push(points[points.length - 1]);
  }

  // 1. loop goes through point array
  // 2. loop goes through each segment between the 2 points + 1e point before and after
  for (i = 2; i < ps.length - 4; i += 2) {
    // calculate tension vectors
    t1x = (ps[i + 2] - ps[i - 2]) * tension;
    t2x = (ps[i + 4] - ps[i - 0]) * tension;
    t1y = (ps[i + 3] - ps[i - 1]) * tension;
    t2y = (ps[i + 5] - ps[i + 1]) * tension;

    for (t = 0; t <= numberOfSegments; t++) {
      // calculate step
      st = t / numberOfSegments;

      // calculate cardinals
      c1 = 2 * Math.pow(st, 3) - 3 * Math.pow(st, 2) + 1;
      c2 = -(2 * Math.pow(st, 3)) + 3 * Math.pow(st, 2);
      c3 = Math.pow(st, 3) - 2 * Math.pow(st, 2) + st;
      c4 = Math.pow(st, 3) - Math.pow(st, 2);

      // calculate x and y cords with common control vectors
      x = c1 * ps[i] + c2 * ps[i + 2] + c3 * t1x + c4 * t2x;
      y = c1 * ps[i + 1] + c2 * ps[i + 3] + c3 * t1y + c4 * t2y;

      //store points in array
      result.push(x);
      result.push(y);
    }
  }
return contractPointArr(result);

0x03 门架的绘制

门架的最终效果如下图所示：

可以看出门架是由几个立方体组合而成的。我们只需要理解立方体的绘制逻辑，便可以很轻松理解门架的绘制逻辑。

绘制立方体

编辑器中本身也存在立方体组件：

其显示效果如下：
立方体效果

绘制立方体的思路并不复杂，只是借助了一些三维的思路。首先借助了三维的投影变换的思路，当然此处使用的是正投影：

/**
   * 3d坐标转2d坐标
   *
   * @param {Object} point - 3d坐标
   * @param {Object} offset - 一点偏移
   * @returns {Object} - 2d坐标
   */
  getProjectionPoint(point) {
    const network = this._network,
      p = vec3.create(),
      itMat = network.getMVMatrix();
    vec3.transformMat4(
      p,
      [point.x, point.y, point.z],
      itMat
    );
    const {
      x,
      y
    } = this.getLocation()
    return {
      x: p[0] + x,
      y: -p[1] + y
    };
  }

对立方体的8个顶点计算出其在平面上的位置，并计算出其现在在外面的三个面（注意：最多只会有三个面显示在外面）。然后把三个面绘制值出来：

 drawSide(ctx, points, isFill = false, color = "#00ccff") {
    ctx.save();
    ctx[isFill ? 'fillStyle' : 'strokeStyle'] = color;
    ctx.lineWidth = 1;
    ctx.beginPath();
    points.forEach(({
      x,
      y
    }, index) => {
      ctx[index ? 'lineTo' : 'moveTo'](x, y);
    })
    ctx.closePath();
    ctx[isFill ? 'fill' : 'stroke']();
    ctx.restore();
  }

最终绘制的效果如上图所示。

门架的绘制，就是多个立方体的组合的绘制。需要注意的一点就是，要注意多个立方体绘制的顺序，这会涉及到遮挡关系的正确性。

在编辑器中，可以通过调整其长宽高和y轴旋转角度来改变其显示形态：