Cesium坐標(biāo)系

Cesium中常用的坐標(biāo)有兩種WGS84地理坐標(biāo)系和笛卡爾空間坐標(biāo)系，我們平時(shí)常用的以經(jīng)緯度來指明一個(gè)地點(diǎn)就是用的WGS84坐標(biāo)，笛卡爾空間坐標(biāo)系常用來做一些空間位置變換如平移旋轉(zhuǎn)縮放等等。其中，WGS84地理坐標(biāo)系包括WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)系（沒有實(shí)際的對(duì)象）和WGS84弧度坐標(biāo)系（Cartographic）；笛卡爾空間坐標(biāo)系包括笛卡爾空間直角坐標(biāo)系（Cartesian3）、平面坐標(biāo)系（Cartesian2），4D笛卡爾坐標(biāo)系（Cartesian4）。

WGS84坐標(biāo)系（Cartographic）



World Geodetic System 1984,是為GPS全球定位 系統(tǒng)使用而建立的坐標(biāo)系統(tǒng)，坐標(biāo)原點(diǎn)為地球質(zhì)心，其地心空間直角坐標(biāo)系的Z軸指向BIH (國(guó)際時(shí)間服務(wù)機(jī)構(gòu)) 1984.0定義的協(xié)議地球極(CTP)方向，X軸指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸與Z軸、X軸垂直構(gòu)成右手坐標(biāo)系。我們平常手機(jī)上的指南針顯示的經(jīng)緯度就是這個(gè)坐標(biāo)系下當(dāng)前的坐標(biāo)，進(jìn)度范圍[-180, 180]緯度范圍[-90, 90]。
?

?Cesium目前支持兩種坐標(biāo)系WGS84和WebMercator,但是在Cesium中沒有 實(shí)際的對(duì)象來描述WGS84坐標(biāo)，都是以弧度的方式來進(jìn)行運(yùn)用的也就是Cartographic類: new Cesium.Cartographic(longitude, latitude, height),這里的參數(shù)也叫l(wèi)ongitude、latitude, 就是經(jīng)度和緯度，計(jì)算方法:弧度= π/180x經(jīng)緯度角度。

笛卡爾空間坐標(biāo)系（Cartesian3）

直角坐標(biāo)系也可以推廣至三維空間與高維空間?(higher dimension)。在原本的二維直角坐標(biāo)系，再添加一個(gè)垂直于x-軸，y-軸的坐標(biāo)軸，稱為z-軸。假若，這三個(gè)坐標(biāo)軸滿足右手定則，則可得到三維的直角坐標(biāo)系。這z-軸與x-軸，y-軸相互正交于原點(diǎn)。在三維空間的任何一點(diǎn)P，可以用直角坐標(biāo)（x，y，z）來表達(dá)其位置

平面坐標(biāo)系（Cartesian2）?

平面坐標(biāo)系也就是平面直角坐標(biāo)系，是一一個(gè)二維笛卡爾坐標(biāo)系，與Cartesian3相比少 了-一個(gè)z的分量, new Cesium.Cartesian2(x, y)。Cartesian2經(jīng)常用來描述屏幕坐標(biāo)系,如鼠標(biāo)在電腦屏幕上的點(diǎn)擊位置，返回的就是Cartesian2, 返回了鼠標(biāo)點(diǎn)擊位置的xy像素點(diǎn)分量。

?4D笛卡爾坐標(biāo)系（Cartesian4）

在《web GL編程指南》中有描述：

?

?（按照矩陣運(yùn)算規(guī)則：依次用各行*各列）新的X=1*x+Tx*1；新的Y=y+Ty；新的Z=z+Tz; 最后的的一行任然為1不改變。 加入沒有紅框中的那一行的話運(yùn)算就不成立

?所以可以理解為Cartesian4就是三維坐標(biāo)上增加一行，使用的時(shí)候看作Cartesian3即可，在實(shí)際場(chǎng)景運(yùn)用中基本無。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

1. 經(jīng)緯度和弧度的轉(zhuǎn)換：

var radians=Cesium.Math.toRadians（degrees）；//經(jīng)緯度轉(zhuǎn)弧度var degrees=Cesium.Math.toDegrees（radians）；//弧度轉(zhuǎn)經(jīng)緯度

2. WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)和WGS84弧度坐標(biāo)系（Cartographic）的轉(zhuǎn)換：

//方法一： var longitude = Cesium.Math.toRadians（longitude1）； //其中l(wèi)ongitude1為可選經(jīng)度，以弧度為單位 var latitude= Cesium.Math.toRadians（latitude1） //其中l(wèi)atitude1為可選緯度，以弧度為單位 var cartographic = new Cesium.Cartographic（longitude，latitude，height） //方法二： var cartographic= Cesium.Cartographic.fromDegrees（longitude，latitude，height）； //其中，longitude和latitude為可選經(jīng)、緯度，以弧度為單位 //方法三： var cartographic= Cesium.Cartographic.fromRadians（longitude，latitude，height）； //其中，longitude和latitude為可選經(jīng)、緯度，以弧度為單位

3. WGS84坐標(biāo)系和笛卡爾空間直角坐標(biāo)系（Cartesian3）的轉(zhuǎn)換

? ? ? ?通過經(jīng)緯度或弧度進(jìn)行轉(zhuǎn)換

var position = Cesium.Cartesian3.fromDegrees（longitude，latitude，height）；//其中，高度默認(rèn)值為0，可以不用填寫；longitude和latitude為可選經(jīng)、緯度，以弧度為單位 var positions = Cesium.Cartesian3.fromDegreesArray（coordinates）；//其中，coordinates格式為不帶高度的數(shù)組。例如：[-115.0，37.0，-107.0，33.0] var positions = Cesium.Cartesian3.fromDegreesArrayHeights（coordinates）；//coordinates格式為帶有高度的數(shù)組。例如：[-115.0，37.0，100000.0，-107.0，33.0，150000.0] //同理，通過弧度轉(zhuǎn)換，用法相同，具體有Cesium.Cartesian3.fromRadians，Cesium.Cartesian3.fromRadiansArray，Cesium.Cartesian3.fromRadiansArrayHeights等方法

注意：上述轉(zhuǎn)換函數(shù)中最后均有一個(gè)默認(rèn)參數(shù)ellipsoid（默認(rèn)值為Ellipsoid.WGS84）。

4. 通過弧度進(jìn)行轉(zhuǎn)換

具體弧度原理可以參考上邊的注意事項(xiàng)。

var position = Cesium.Cartographic.fromDegrees(longitude, latitude, height）; var positions = Cesium.Ellipsoid.WGS84.cartographicToCartesian(position); var positions = Cesium.Ellipsoid.WGS84.cartographicArrayToCartesianArray([position1,position2,position3])；

5. 笛卡爾空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為WGS84

• 直接轉(zhuǎn)換

var cartographic= Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian3)； // 轉(zhuǎn)換得到WGS84弧度坐標(biāo)系后再使用經(jīng)緯度和弧度的轉(zhuǎn)換，進(jìn)行轉(zhuǎn)換到目標(biāo)值

• 間接轉(zhuǎn)換

var cartographic = Cesium.Ellipsoid.WGS84.cartesianToCartographic(cartesian3)； var cartographics = Cesium.Ellipsoid.WGS84.cartesianArrayToCartographicArray([cartesian1,cartesian2,cartesian3])；

6. 平面坐標(biāo)系（Cartesian2）和笛卡爾空間直角坐標(biāo)系（Cartesian3）的轉(zhuǎn)換

• 平面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)笛卡爾空間直角坐標(biāo)系
  ? ? ? ?這里注意的是當(dāng)前的點(diǎn)（Cartesian2）必須在三維球上，否則返回的是undefined；通過ScreenSpaceEventHandler回調(diào)會(huì)取到的坐標(biāo)都是Cartesian2。
• 屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)場(chǎng)景坐標(biāo)-獲取傾斜攝影或模型點(diǎn)擊處的坐標(biāo)
  ? ? ? ?這里的場(chǎng)景坐標(biāo)是包含了地形、傾斜攝影表面、模型的坐標(biāo)。
  ? ? ? ?通過viewer.scene.pickPosition（movement.position）獲取，根據(jù)窗口坐標(biāo)，從場(chǎng)景的深度緩沖區(qū)中拾取相應(yīng)的位置，返回笛卡爾坐標(biāo)。

var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler(viewer.scene.canvas); handler.setInputAction(function (movement) {var position = viewer.scene.pickPosition(movement.position);console.log(position); }, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);// 注：若屏幕坐標(biāo)處沒有傾斜攝影表面、模型時(shí)，獲取的笛卡爾坐標(biāo)不準(zhǔn)， // 此時(shí)要開啟地形深度檢測(cè) // viewer.scene.globe.depthTestAgainstTerrain = true；默認(rèn)為false

• 屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)地表坐標(biāo)-獲取加載地形后對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度和高程
  ? ? ? ?這里是地球表面的世界坐標(biāo)，包含地形，不包括模型、傾斜攝影表面。
  ? ? ? ?通過viewer.scene.globe.pick（ray，scene）獲取，其中fay=viewer.camera.getPickRay（movement.position）。

var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler(viewer.scene.canvas); handler.setInputAction(function (movement) {var ray = viewer.camera.getPickRay(movement.position);var position = viewer.scene.globe.pick(ray, viewer.scene);console.log(position); }, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK); // 注：通過測(cè)試，此處得到的坐標(biāo)通過轉(zhuǎn)換成wgs84后，height的為該點(diǎn)的地形高程值。

• 笛卡爾空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)平面坐標(biāo)系

var cartesian2= Cesium.SceneTransforms.wgs84ToWindowCoordinates(viewer.scene,cartesian3)

• 空間位置變換
  ? ? ? ?經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換到笛卡爾坐標(biāo)系后就能運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的仿射變換知識(shí)進(jìn)行空間位置變換如平移旋轉(zhuǎn)縮放。
  ? ? ? ?Cesium為我們提供了很有用的變換工具類：Cesium.Cartesian3（相當(dāng)于Point3D）Cesium.Matrix3（3×3矩陣，用于描述旋轉(zhuǎn)變換）Cesium.Matrix4（4×4矩陣，用于描述旋轉(zhuǎn)加平移變換），Cesium.Quaternion（四元數(shù)，用于描述圍繞某個(gè)向量旋轉(zhuǎn)一定角度的變換）。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的学习【Cesium】第四篇，Cesium的坐标与转换（学不会揍我）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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