前言

Cesium项目中经常涉及到模型加载、浏览以及不同数据之间的坐标转换,弄明白Cesium中采用的坐标系以及各个坐标系之间的转换,是我们迈向三维GIS大门的前提,本文详细的介绍了Cesium中采用的两大坐标系以及之间转换的各种方法。

Cesium中的坐标系

Cesium中常用的坐标有两种WGS84地理坐标系和笛卡尔空间坐标系,我们平时常用的以经纬度来指明一个地点就是用的WGS84坐标,笛卡尔空间坐标系常用来做一些空间位置变换如平移旋转缩放等等。二者的联系如下图。
其中,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
World Geodetic System 1984,是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统,坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH (国际时间服务机构)1984.O定义的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。我们平常手机上的指南针显示的经纬度就是这个坐标系下当前的坐标,进度范围[-180,180],纬度范围[-90,90]。
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,计算方法:弧度= π/180×经纬度角度。
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,一般会将坐标系转换为笛卡尔坐标系,使用计算机图形学中的知识进行绘图。这里的Cartesian3,有点类似于三维系统中的Point3D对象,new Cesium.Cartesian3(x, y, z),里面三个分量x、y、z。
笛卡尔空间直角坐标系
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,比如鼠标在电脑屏幕上的点击位置,返回的就是Cartesian2,返回了鼠标点击位置的xy像素点分量。
平面坐标系

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
通过经纬度或弧度进行转换
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)。
通过过度进行转换
具体过度原理可以参考上边的注意事项。