序

作为一名程序员，我已经工作了五年，肚子里的墨水虽然不多，但也是积累了一些，今天倒出来整理一下，仅以经验之谈，供长江后浪拍打。

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如果你和我一样，是一名程序员，主要擅长c/c++作为编程语言，从事着三维或者GIS相关的工作，作为一名技术流的探讨者，或者是希望从前辈那里找到点捷径，那么，你可能适合阅读本文。

你还是不要浪费时间了：

如果你是个大牛，或者你不喜欢罗嗦的文章，要不然你是个愤青或者大喷，我劝你还是不要浪费时间了

面象对象编程 Cpp

首先，编程语言只是一门工具，没有高低贵贱之分。所以我不想评论 c++/c#/java等各种语言的优劣，只是给学习c++的人员一些忠告。

如果从05年在校开始学习c++算起，已经十年了。但是前三年只能算一年经验，后来跟老师做项目算一年，中途有一年没用c++，纯用idl/matlab等，总结起来也算有六年实战经验了。期间遇到两位良师，减少了很多弯路，目前也算可以做些简单工程的架构。

我的学习过程，基本以下六点，就花了我六年时间去学习和摸索

1） 在校学习基本语法，会简单使用vc++生成一个小算法，例如排序等。

很多人说学校学的东西没用，但是基础和理论知识的作用，决不是在你仅完成这基本学习就能领悟的。所以我的建议是，不管你是不是真的理解了，先把体系了解了，至少要知道c++是面象对象的，多态和继承在设计的时候很有用。

2） 初次接触项目开发，使用vs2008生成mfc工程，也就算会写c++了。

开始做项目才知道在学校学的程序真不叫程序，程序只有在解决特定问题的时候才能体现其价值。在这个过程中，很难去纠结写的是好是坏，因为没有经验没有对比，只有是否真的解决问题了，才是成功的。我在老师和师兄的带领下，解决了矢量栅格化的算法，实现了我人生中第一个数字地球的雏形版本。这个过程的重点是，思考问题和解决问题。

3） 开始学习标准c++的写法，脱离windows现成库和工具，使用stl或者boost

如果只会用微软的c++，那只算vc，还不算是学会了c++。完全舍弃微软，是一件很痛苦的事，但是必需经历。首先，必须学习stl标准库中的vector list map string等知识。然后需要学习模板的使用。最后是，第一次学习侯捷翻译的《Effective C++》。这个阶段是才算是真正开始学习c++。

4） 学习大量开源库，形成积累，知道面对问题的时候该选择什么东西来解决

第三点是学习开源库的基础，只有学习了标准c++的写法，才知道原来这个世界上还有那么多现成的开源库供你使用。因为老外并不只用windows，更多用linux或者mac等系统，他们写的代码都是标准c++的，这个必须学。巨人的肩膀，你懂的。

5） 学会抽象问题，设计接口，知道什么是面向对象，从简单的拷贝代码到开始复用代码

学习设计是面向对象的必由之路，当你有三年c++工作经验，如果还不会面向对象设计，那还是别玩c++了。

学习的方法有很多，我提的最重要一点，就是思想。在做每项新任务之前，你要坚定不移要求自己，你现在做的东西，必须可复用，而且要让别人好用，即使是你自己用自己的东西，也要把自己拆成两个人，让自己的A模块让B模块好用，用不要把A和B模块混在一起。

第二点，就是学习现有开源代码的接口设计，而不是实现代码。在每学习一个新开源代码时，先学习架构，在使用别人的接口时思考别人是怎么设计的。

第三点，可以学习下现成的设计模式，如工厂模式、观察者模式、mvc等等。需要强调的一点是，这些模式更多只是在细节上的设计，往往一个工程的设计是多种模式的组合。

6） 学习架构，用已有的积累（自己的经验）和现成的开源代码（别人的经验）以及面临的问题做一次系统性的架构及实现，形成新的经验和积累。

其实所谓架构，只是“集成”罢了。学习架构真不是可以说清楚的，最好的方法，就是有位良师，受到熏陶，否则只能用时间和思考来磨练了。

三维可视化编程 3D

第一次接触三维可视化编程是在大三的一门专业选修课《三维地形可视化》上，后来做了一个三维数字地球，也直接决定了我的职业方向。当时学习的是最基本的opengl编程，工作之后一直是从事三维方面的开发，先后也学习了opengl es/webgl 和direct3dX，同时对一些开源的三维渲染引擎也有所了解，如irrlicht/osg/ogre/prowerVR/ork 等，在此，还需要提一下二维的渲染引擎agg。

我的学习过程，也大致可以分为几下几个阶段：

1） opengl入门，固定流水线学习

学习三维，必须从最基础学起。虽然固定流水线有无数的缺点，但是作为学习的基础，还是必须要学习的。不建议跟着书学，建议使用nehe的教程学习，仅学习前15章即可。重点只是掌握所有基本概念。

学习三维很简单，但是入门非常难。门内和门外的差别，就在于你是否真的“领悟”了三维几何（你要画的世界中的实物）到屏幕像素（在屏幕上显示的二维图像）的过程。

渲染流水线的概念至关重要，矩阵变换是这个过程中的数学基础，其他都是浮云。

初学教程的过程很简单，只需要个把月，但是领悟三维的本质，往往需要一两年。希望这一点拨，能够帮你“悟”出来。才算入门。

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2） irrlicht入门及精通，跨平台固定流水线学习

在学会了opengl后，用于项目写个一年两年还是可以的，但是要写一辈子，还真是很痛苦。要么自己写一个封装三维的引擎，要么学习一个。我推荐入门者学习irrlicht。

跨平台、小巧是irr最大的特点。缺点太多，但最大的缺点还是固定流水线，跟不上时代进步，注定要被淘汰。

插一句，学习irr是我整个编程过程中最重要的一本“武功秘籍”。每个人都应该有他自己的一本秘籍，这本秘籍都会的是你思考的方式。从初学到能够抛弃irr，花了我三四年的时间，感谢它教会了我关于三维引擎的最基本知识，以及c++程序设计的方式。我学习irr的过程是

A） 学习例子和接口文档，学会怎么用。

B） 学习代码，深入学习代码实现。

a) irr::core中的数学库，很有用，

b) 学习irr::video对三维渲染层的抽象，对用户而言，不管你是什么实现，使用的接口方式是统一方便的，而内部却可以使用gl/d3d8/d3d9/gles/gles2等各种渲染器来实现。

c) 学习图片和模型的插件式扩展、学习文件系统等与操作系统相关的跨平台设计和实现

d) 不学习irr::ui界面太丑，简单学习irr::scene中的场景调度

C） 深入浅出，根据需要抽取部分代码，形成自己的需要，学会根据需求来改动代码。

D） 逐渐不使用irr的代码，仅使用一些思想。完全学会了就可以自己写一个三维引擎了。

触类旁通，以后在学习每个开源库的过程，基本都需要经历这么四个阶段。

3） opengl es2.0可编程流水线学习

学习可编程流水线，是时代发展的需要，学三维，必须学。可编程流水线与固定流水线的差别，就在于写好shder。我没有直接学习opengl2.0，而是由于项目需要，直接学习了它的子集gles2，我学习的教材是《OpenGL ES 2.0 Programming Guide》，全是英文，学习起来是比较痛苦，好在有opengl的基础，学习的过程也不是那么难。

基本上学习了gles2，也就基本学会了gl2，webgl不过是js版本的变种。在此之后，我再学习d3d9里的可编程流水线，也比较简单。

在学习gles2的过程中，我还顺便学习了powerVR。它的好处是，写过一遍gles2的代码，就可以直接在windows和android、ios上跑了。这也是我学习gles2的最主要目的。加上项目实践，做了个三维导航电子地图，基本上算是掌握了gles2。

4） osg/ogre入门，跨平台三维渲染引擎

我对osg/ogre的学习基本为0，只能算是了解，还不能算是入门。但是对于大家来说，掌握其中一个跨平台的三维渲染引擎，是非常重要的。大家可以把osg/ogre作为我上述第二点学习的替代品，即不学习irr，直接学习osg/ogre。只是要想达到我学习一个开源库的深入浅出，没有个三五年，估计是比较难。

我之所以在学习了irr后，并没有再学习osg/ogre的原因有几点：

A） 我从学习了irr后又自己重新写了一套渲染引擎，不需要使用现有的开源三维引擎，在实际的项目过程中也没有这个需求，没有推动力

B） Osg/ogre过于庞大，需要较多的精力去学习，一直没敢介入，也可以说是最初的选择决定了，男怕入错“行”

因此对于有一定三维经验，有项目需求，且有大量可学习的时间和精力的，需要找一个三维引擎学习的，我还是比较推荐osg/ogre。Osg的体量还是大于ogre，不过osg的资源也远多于ogre。但从设计和学习的角度来讲，我偏向于ogre；从应用和工程的角度上来讲，推荐osg。

5） Agg 二维图形渲染引擎

虽然是学习三维，但不得不说，学习二维图形基础也是十分必要的。首推agg。学习agg也是一个需要入门的过程。我学习了一两年，在各项目中也用过多次，但仍然只能算是小试牛刀。

Agg最牛的地方，就是基本都用模板实现了所有图形的构造和光栅化，其反走样效果可谓不要太好哦。2005年写的东西，至今还是广为人用，不得不服。

6） 其他涉猎

虽然没有深入学习，但学习了一些基本思想，可供大家参考的有。

Ork，也是很小巧的开源三维渲染引擎，其最大的特点就是把可编程流水线的思想封装成面象对象的设计，其次是它对资源的封装设计也很高明，仍然是不得不服！

WildMagic，又是个神人写的用于教学的开源三维引擎，目前正在改为GTEngine。我觉得最牛不是它的三维图形渲染，而是三维空间计算！数学库，强大到爆。

地理信息系统编程 GIS

说起GIS，那可是我的老本行了。当初报这个专业的时候，仅是因为特别喜欢地理，梦想着以后可以在全球各地旅行，成为一个地理学家。于是就把武汉大学里所有关于地理的专业报了一遍，以为这个以地理开头的专业会很有意思，结果后面的“信息系统”却把我拉进了“程序员”的坑。

既来之，则安之。武大的GIS确实是很牛的，我虽然经常逃课，但专业素养还是在的。所有与程序相关的课程，我基本都是班上最好的。给从事GIS程序开发的后辈们的忠告是：

1） 如果你不想当程序员，就把其他专业知识学好

2） 如果你想学好GIS，那必须学好程序，程序对于GIS来说，很重要

3） 基本程序课程c++/数据结构/软件工程/二维图形学，很重要

4） 专业知识，GIS原理/GIS算法/地图投影/空间数据库/地图符号化，很重要

在校学完了，工作的时候，基本就没什么可学的了，就只剩下用的份。

当然，剩下的就是学习各种开源库了。

基本的GIS算法是肯定要会的，其实也就是二维图形学的算法，最基本的像求面积，点在多边形内、线与多边形求交、点线面的栅格化等等，这个如果不会，还是回学校里去吧。

Geos也是必须要学的，就是专门为我们这些搞GIS的人写的，所有高级的、专业的GIS算法在里面都能找到，还不用，太浪费了吧。

GDAL这个必须要用，各种GIS数据读取，基础必备啊。

Proj是必须要学的，投影都不会用，还搞什么GIS。

以上都是基本的库类，简直是开发过程中的神器啊

Postgres+postgis数据库是可以选学的，用数据库的话还是推荐一下。

GeoServer也是可以选学的，如果需要用到wms/wfs等数据发布的话。

QGIS也是可以选学的，二维GIS开源可用的就那么几个。

OpenLayers也是可以选学的，web版本的GIS。

再推荐个二维矢量地图的渲染器mapnik，其架构设计很小巧

以上是应用级的神器，不过对我来说，没有什么用。

在实际的过程中，有很多专业知识需要查一些文章去深入理解的

空间索引必须要会，所以二叉树、四叉树、八叉树之类的，多少要知道点吧。

金字塔、LOD等知识，也是需要补补的。

学习GIS嘛，就是个专业化的过程。专业人就需要有专业知识和专业素养。其实在GIS专业里还有很多很好用的库类，在实际的应用过程中需要慢慢积累。我由于更专注于3DGIS领域，所以对很多2DGIS方面的库没有太多深入。

三维地理信息系统可视化编程 3DGIS

关于3DGIS，虽然研究了这么多年，可以算是这方面的一个专家了，但总还是觉得能力有限，有点Hold不住啊。其主要原因在于

1） 我主要专注于三维可视化上，对真正的3DGIS的理解和应用还是有欠缺的

2） 我反复写过三四个3DGIS平台，而且都是从最底层开始写起，与那些大型成熟的3DGIS平台相比，还是太弱了。

3） 我虽然个人能力和专业基础还是不错的，但是团队方面，也还是弱爆了。

所以，在我看来，要想完成一个好的3DGIS平台，必须具备的条件是：

1） 足够稳的软件架构

软件架构方面，主要包括了系统服务层、数据层、调度层、渲染层、渲染插件层、GIS插件层、跨平台开发接口层、（选配工具层、网络服务层）、应用层。每个层次都需要专业化的设计。

2） 足够强的团队架构

我想象中的团队架构，应该包含4个层次，首先是总架构师1-2名，然后是核心开发团队3-4名，每名成员要熟悉2-3个专业层次，接着是插件开发团队若干名，最后是二次开发及应用开发团队。其实平台的前期搭建只需要4-5名，即负责架构设计和核心开发；中期这些人员也可承担部分插件开发任务，并增加2-3名外围人员，中后期根据业务发展形成10-20人的技术团队。

3） 足够分的市场结构

这个就不多说了。

对于3DGIS开发的学习，我觉得更重要的是一个综合水平的集成，即先包括了前面关于c++/3D/GIS三个方面的学习和基础，然后再通过学习关于3DGIS的专业知识，达到融会贯通的程度。我的学习和开发经历是

1） 最初是2008年在实现第一个三维数字地球的时候，学习了一篇博士论文《全球多分辨率虚拟地形环境关键技术的研究》，作者杜莹（2005），重点实现了地形、影像数据的加载和调度，以及使用opengl固定流水线实现的三维地球绘制。

2） 后来在2010年与另一位老师合作，修改了由他设计的框架三维虚拟地球，期间与另一位博士合作，完成了虚拟三维月球的撞击模拟实验。当时主要是使用irrlicht作为渲染引擎，基于老师现有的框架设计实现。在此期间，学习了irrlicht和agg。

3） 期间花了一个月学习WorldWindC#版本的实现，吸取了其中的部分思想。主要是渲染插件和相对中心的思想。其调度中还有很多细节问题，在此不作多述。在这个过程中，其实也学习了不少现有的商业3DGIS平台，像Uniscope(后来叫Stap)，伪景行，google earth / arcgis globe之类的地球，发现在PC端的平台已经有泛滥之势。于是转头做移动终端的3DGIS平台。当时webgl刚出，还考量过是否做html5上的地球，但由于c++的积累，放弃了js的开发，便选定了gles2

4） 2011年，和老师合作实现的跨平台三维数字城市渲染引擎。在此期间，学习了gles2和powerVR，实现了windows/android/ios跨平台的三维城市。

5） 2012年，和四维图新合作实现的跨平台三维导航电子地图引擎

6） 2013年至今，和XX单位合作实现的跨平台二三维一体化渲染框架

正如之前所说的，虽然已经有了丰富的经验和一定的积累，手上有多个平台引擎，却没有一个完整的能真正拿得出手的产品。说来惭愧。今天把这些墨水倒出来的一方面原因，是希望如开篇所说的，供长江后浪拍打的。另一方面，是想做一个总结与整理，寻找属于我自己的出路。往往一个程序员，会陷入程序和技术之中，无法自拔。

1） 受生活压力所迫，必须要赚钱，养家糊口。要工作，就难谈理想。

2） 受精力思绪限制，有很多想法无法展开。除了工作外，业余还是希望追求生活品质。因此并不像年轻时那般有精力和时间去做更多有意义的事。

3） 受地域人员的限制，缺乏与志同道合的人一起完成。所谓千军易得，一将难求啊。

4） 总还是希望能留下点什么有用的东西的，比如像学习的经验，学习的笔记，或者思考过的架构和设计，或者是写成觉得不错的代码。分享的前提，是闲得没事干。

路还得继续走。船到桥头自然直。

顺其自然，just let it go

我肚子里的墨水——写给3DGIS相关从业人员