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:
-
- 根据鼠标点击屏幕位置获取Cartesian3坐标
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- 将Cartesian3解析为Cartographic弧度坐标
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- 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)