Cesium 地理坐标系和投影坐标系

投影坐标系

为了将三维球体的表面转换成二维的平面，使用的方法就是投影，如下图中存在各种投影方法：

无论怎么投影都是存在着误差的，因为一个三维球体的表面是无法平整的展开成一个二维的平面的，展开过程中必然会产生褶皱和形变，如下图所示：

地图投影解决由球面向平面的转换，并不能保持平面与球面之间长度（距离）、角度（形状）、面积等方面完全不变。

常见的投影坐标系

墨卡托投影（Mercator projection）

墨卡托投影以其创立者荷兰地图学家墨卡托命名，其学名为“正轴等角圆柱投影”，假设地球被包围在圆柱体中，地球的赤道与圆柱相接触，然后再假想地球中心有一个光源，光源把地球表面上的图像投影到圆柱体上，再将圆柱体展开，展开后的地图就是墨卡托投影的世界地图，过程如下图所示：

高斯-克吕格投影（Gauss-Kruger）

高斯-克吕格投影以其创立者高斯和克吕格命名，其学名为“横轴墨卡托投影”，以中央经线与圆柱体相切，再进行投影，如下图所示：

UTM投影（Universal Transverse Mercator）

UTM投影，其全称为“通用横轴墨卡托投影”，UTM投影与高斯-克吕格投影十分相似，但圆柱体并不是与地球相切，而是穿过地球，如下图所示：

网络墨卡托投影（Web Mercator）

网络墨卡托投影由Google Map发明，借鉴于墨卡托投影，但在投影时并不是把地球当作一个椭球体，而是当作一个正球体。

地理坐标系

• 笛卡尔平面直角坐标系
• WGS84经纬度坐标弧度制

1. 3D笛卡尔空间直角坐标系

创建方法：

方法一：
const cartesian3 = new Cesium.Cartesian3(x, y, z)

方法二：
const cartesian3 = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(longitude, latitude, height)

2. 2D笛卡尔平面直角坐标系

创建方法：const cartesian2 = new Cesium.Cartesian2(x, y)

3. WGS84经纬度坐标弧度制

Cesium中默认使用的坐标系为WGS84（World Geodetic System 1984）坐标系，坐标原点为地球质心，该坐标系统的示意图如下：

• 经度：参考椭球面上某点的大地子午面与本初子午面间的两面角，东正西负。
• 纬度：参考椭球面上某点的法线与赤道平面的夹角，北正南负。

在Cesium中没有直接使用经纬度实例化坐标对象的方法，只能通过Cartographic对象，提供经纬度的弧度制来实例化对象，但日常使用最多的坐标表示方法为经纬度坐标，因此需要进行坐标转换，将弧度转换为经纬度。

创建方法

1. WGS84弧度坐标

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

其中longitude和latitude为弧度，height为高度，单位为米。这里的经纬度是用弧度表示的，经纬度其实就是角度，弧度即角度对应弧长是半径的倍数。

2. WGS84经纬度坐标
   由于Cesuim中没有具体的经纬度对象来表达WGS84经纬度坐标系，要得到经纬度需要利用弧度来转换

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

   也可以使用Cesium.Cartographic.fromDegrees方法直接传入经纬度坐标创建Cartographic对象：

   const cartographic = Cesium.Cartographic.fromDegrees(longitude, latitude, height)
   

地理坐标系和投影坐标系

1. 在 Cesium 中，地理坐标系和投影坐标系是不同的概念，它们对应的是不同的坐标系统。

2. 地理坐标系使用经度和纬度来描述位置，常用的地理坐标系有 WGS84 和 ECEF。而投影坐标系则使用地图投影来描述位置，常见的投影坐标系有 WebMercator、UTM、Lambert Conformal Conic 等。

3. 在 Cesium 中，地图瓦片使用 WebMercator 投影作为默认的投影坐标系，但是 Cesium 支持多种投影坐标系和地理坐标系，用户可以在代码中选择不同的坐标系和投影方式来绘制自己的数据。

4. 因此，Cesium 中的地理坐标系和投影坐标系不是直接对应的关系，而是通过不同的参数配置来实现对应的。