Cesium应用篇-1.Cesium中的坐标系和坐标转换

作者: jiangxh 分类: Cesium 发布时间: 2020-04-11 00:06 浏览:284

1. Cesium中的常用坐标系(Transform)

Cesium的坐标系统,可以认为在常用的三维坐标系统上,增加了一套专门的地理坐标系统。常用的webGL相关的坐标系统有:世界坐标系(笛卡尔坐标)、屏幕坐标系、相机坐标系以及模型坐标系。地理坐标系统有:经纬度坐标系以及用弧度方式表达的地理坐标系。本篇文章主要涉及宏观层面坐标系的介绍与相互转换,对于相机坐标系以及模型坐标系暂且不表,有兴趣可以参考大神的openGL教程

1.1 笛卡尔三维坐标(Cartesian3世界坐标系)

定义一个三维空间,需要有三根相互垂直的轴线,这样组成的三维空间称之为笛卡尔坐标系。有两种不同的三维坐标系,分别为左手坐标系与右手坐标系。

左手坐标系:以Unity3D、Direct3D为代表
右手坐标系:以3DMax、OpenGL为代表

Cesium采用的为右手坐标系

x: 2492703.426543796
y: 4552333.5377671
z: 3694768.946592552

var c3 = new Cesium.Cartesian3(x, y, z)

1.2 屏幕坐标WindowCoordinates

指显示器上的屏幕坐标,以左上角为0,0原点,横轴为X轴,竖轴为Y轴,坐标值为屏幕像素坐标。

1.3 Cartographic坐标(地理坐标系下经纬度的弧度表示)

相当于是一个中间转换的坐标系,主要用于将笛卡尔坐标系的坐标转换为经纬度坐标、经纬度坐标转换为笛卡尔坐标


height: 0
latitude: 0.6218352629073777
longitude: 1.0698236893823745

var cart = new Cesium.Cartographic(longitude, latitude, height)

1.4 经纬度坐标

经纬度坐标为以英国格林威治天文台为0度经线,以赤道为0度纬线,将地球延经度剖分360度,延纬度剖分180度而产生的坐标系。

longitude:61.2963822247248
latitude:35.62853611700069

longitude:经度
latitude:纬度

弧度与角度:
角度:1° = π / 180 ≈ 0.01745 rad
弧度:1rad = 180 / π = 57.30°
角度制:就是用角的大小来度量角的大小的方法。在角度制中,把周角的1/360看作1度,那么,半周就是180度,一周就是360度。由于1度的大小不因为圆的大小而改变,所以角度大小是一个与圆的半径无关的量。
弧度制:顾名思义,就是用弧的长度来度量角的大小的方法。单位弧度定义为圆周上长度等于半径的圆弧与圆心构成的角。由于圆弧长短与圆半径之比,不因为圆的大小而改变,所以弧度数也是一个与圆的半径无关的量。角度以弧度给出时,通常不写弧度单位,有时记为rad或R。

1.5 笛卡尔二维坐标Cartesian2(平面坐标)

二维笛卡尔坐标,包括X与Y。

var c2 = new Cesium.Cartesian2(x, y)

可以通过distance方法计算两点之间的距离
var d = Cesium.Cartesian2.distance(new Cesium.Cartesian2(1.0, 0.0), new Cesium.Cartesian2(2.0, 0.0));

1.6 Cartesian4四维坐标

例子:飞机巡航,增加出X\Y\Z外的W轴,较少使用。

2 坐标之间的相互转换

 
涉及到坐标转换的主要有以下几个对象:

  • Cartesian3→ Cartesian2, Cesium.Cartesian2.fromCartesian3(cartesian, result)→ Cartesian2
  • 经纬度坐标→ Cartesian3,Cesium.Cartesian3.fromDegrees(longitude, latitude, height, ellipsoid, result) → Cartesian3
  • 弧度坐标 → Cartesian3, Cesium.Cartesian3.fromRadians(longitude, latitude, height, ellipsoid, result) → Cartesian3
  • Cartesian3→ Cartographic, Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian, ellipsoid, result) → Cartographic
  • 经纬度坐标→ Cartographic, Cesium.Cartographic.fromDegrees(longitude, latitude, height, result) → Cartographic
  • Cartographic → 经纬度,Cesium.Math.toDegrees(carto.longitude); 

2.1 经纬度、Cartesian3世界坐标系互转

//经纬度转换Cartesian3坐标
var pos = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(61.296382224724795,35.628536117000692); 

//Cartesian3转经纬度坐标
//Cartographic坐标
var carto  = Cesium.Ellipsoid.WGS84.cartesianToCartographic(pos);
//经纬度 
var lon = Cesium.Math.toDegrees(carto.longitude); 
var lat = Cesium.Math.toDegrees(carto.latitude); 

2.2 屏幕坐标获取经纬度坐标

交互上,一般都是通过鼠标点击与三维地球进行交互。鼠标点击获取到的是屏幕坐标的位置,那么如何通过屏幕坐标的位置获得三维地球经纬度坐标位置呢?把大象装进冰箱里,拢共分三步:

    1. 根据鼠标点击屏幕位置获取Cartesian3坐标
    1. 将Cartesian3解析为Cartographic弧度坐标
    1. 弧度坐标转换为经纬度坐标
// 方法1. 获取椭球体表面的经纬度坐标,
var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler(scene.canvas);
handler.setInputAction(function(evt) {
    var cartesian = viewer.camera.pickEllipsoid(evt.position,viewer.scene.globe.ellipsoid);
    var cartographic = Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian);
    var lng = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.longitude);//经度值
    var lat = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude);//纬度值
    var mapPosition = {x:lng,y:lat,z:cartographic.height};//cartographic.height的值始终为零。
}, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);
//方法2.  获取地形表面的经纬度高程坐标
var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler(scene.canvas);
handler.setInputAction(function(evt) {
    var ray = viewer.camera.getPickRay(evt.position);
    var cartesian = viewer.scene.globe.pick(ray,viewer.scene);
    var cartographic = Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian);
    var lng = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.longitude);//经度值
    var lat = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude);//纬度值
    var mapPosition={x:lng,y:lat,z:cartographic.height};//cartographic.height的值为地形高度。
}, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);
//方法3.  获取模型或者其他要素
var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler(scene.canvas);
handler.setInputAction(function(evt) {
    var cartesian = viewer.scene.pickPosition(evt.position);
    var cartographic = Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian);
    var lng = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.longitude);//经度值
    var lat = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude);//纬度值
    var mapPosition={x:lng,y:lat,z:cartographic.height};//
}, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);

参考博客
Cesium获取鼠标点击位置(PickPosition)

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