Cesium:坐标系

发布时间 2023-05-09 15:49:54作者: MARSHBAN

Cesium中有两种坐标系,WGS84地理坐标系和笛卡尔空间坐标系。
WGS84地理坐标系包括:WGS84经纬度坐标系(没有实际的对象)和 WGS84弧度坐标系(Cartographic);
笛卡尔空间坐标系包括 笛卡尔空间直角坐标系(Cartesian3)、平面坐标系(Cartesian2),4D笛卡尔坐标系(Cartesian4)。

WGS84坐标系


WGS84坐标系

Cesium目前支持两种坐标系WGS84和WebMercator,但是在Cesium中没有实际的对象来描述WGS84坐标,都是以弧度的方式来进行运用的也就是Cartographic类:new Cesium.Cartographic(longitude, latitude, height),这里的参数也叫longitude、latitude,就是经度和纬度,以弧度为单位。

笛卡尔空间直角坐标系(Cartesian3)

笛卡尔空间坐标的原点就是椭球的中心,我们在计算机上进行绘图时,不方便使用经纬度直接进行绘图,比如做一些空间位置变换如平移旋转缩放等等,一般会将坐标系转换为笛卡尔坐标系。
Cartesian3对象:new Cesium.Cartesian3(x, y, z)

平面坐标系(Cartesian2)

平面坐标系也就是平面直角坐标系,是一个二维笛卡尔坐标系,与Cartesian3相比少了一个z的分量,new Cesium.Cartesian2(x, y)。Cartesian2经常用来描述屏幕坐标系。

坐标转换

经纬度和弧度的转换

var radians=Cesium.Math.toRadians(degrees);//经纬度转弧度
var degrees=Cesium.Math.toDegrees(radians);//弧度转经纬度

WGS84经纬度坐标和WGS84弧度坐标系(Cartographic)的转换

//方法一:
var longitude = Cesium.Math.toRadians(longitude1); //其中 longitude1为角度

var latitude= Cesium.Math.toRadians(latitude1); //其中 latitude1为角度

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

//方法二:
var cartographic= Cesium.Cartographic.fromDegrees(longitude, latitude, height);//其中,longitude和latitude为角度

//方法三:
var cartographic= Cesium.Cartographic.fromRadians(longitude, latitude, height);//其中,longitude和latitude为弧度

WGS84坐标系和笛卡尔空间直角坐标系(Cartesian3)的转换

WGS84转换为笛卡尔空间直角坐标系
1.直接转换

var position = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(longitude, latitude, height);//其中,高度默认值为0,可以不用填写;longitude和latitude为角度

var positions = Cesium.Cartesian3.fromDegreesArray(coordinates);//其中,coordinates格式为不带高度的数组。例如:[-115.0, 37.0, -107.0, 33.0]

var positions = Cesium.Cartesian3.fromDegreesArrayHeights(coordinates);//coordinates格式为带有高度的数组。例如:[-115.0, 37.0, 100000.0, -107.0, 33.0, 150000.0]

//同理,通过弧度转换,用法相同,具体有Cesium.Cartesian3.fromRadians,Cesium.Cartesian3.fromRadiansArray,Cesium.Cartesian3.fromRadiansArrayHeights等方法

注意:上述转换函数中最后均有一个默认参数ellipsoid(默认值为Ellipsoid.WGS84)。

2.间接转换

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

笛卡尔空间直角坐标系转换为WGS84
1.直接转换

var cartographic= Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian3);

转换得到WGS84弧度坐标系后再使用经纬度和弧度的转换,进行转换到目标值
2.间接转换

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

平面坐标系(Cartesian2)和笛卡尔空间直角坐标系(Cartesian3)的转换

平面坐标,也就是在屏幕上的坐标,一般通过鼠标事件获取。

1.屏幕坐标转场景坐标-获取倾斜摄影或模型点击处的坐标
这里的场景坐标是包含了地形、倾斜摄影表面、模型的坐标

通过viewer.scene.pickPosition(movement.position)获取,根据窗口坐标,从场景的深度缓冲区中拾取相应的位置,返回笛卡尔坐标。

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:若屏幕坐标处没有倾斜摄影表面、模型时,获取的笛卡尔坐标不准,此时要开启地形深度检测(viewer.scene.globe.depthTestAgainstTerrain = true; //默认为false)。

2.屏幕坐标转地表坐标-获取加载地形后对应的经纬度和高程
这里是地球表面的世界坐标,包含地形,不包括模型、倾斜摄影表面

通过viewer.scene.globe.pick(ray, scene)获取,其中ray=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:通过测试,此处得到的坐标通过转换成wgs84后,height的为该点的地形高程值。

3.屏幕坐标转椭球面坐标-获取鼠标点的对应椭球面位置
这里的椭球面坐标是参考椭球的WGS84坐标(Ellipsoid.WGS84),不包含地形、模型、倾斜摄影表面

通过 viewer.scene.camera.pickEllipsoid(movement.position, ellipsoid)获取,可以获取当前点击视线与椭球面相交处的坐标,其中ellipsoid是当前地球使用的椭球对象:viewer.scene.globe.ellipsoid,默认为Ellipsoid.WGS84。

var handler = new Cesium.ScreenSpaceEventHandler(viewer.scene.canvas);
handler.setInputAction(function (movement) {
     var position = viewer.scene.camera.pickEllipsoid(movement.position, viewer.scene.globe.ellipsoid);
     console.log(position);
}, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);

注:通过测试,此处得到的坐标通过转换成wgs84后,height的为0。