1. Cesium中的常用坐標系(Transform)

Cesium的坐標系統，可以認為在常用的三維坐標系統上，增加了一套專門的地理坐標系統。常用的webGL相關的坐標系統有：世界坐標系(笛卡爾坐標)、屏幕坐標系、相機坐標系以及模型坐標系。地理坐標系統有：經緯度坐標系以及用弧度方式表達的地理坐標系。本篇文章主要涉及宏觀層面坐標系的介紹與相互轉換，對于相機坐標系以及模型坐標系暫且不表，有興趣可以參考大神的openGL教程。

1.1 笛卡爾三維坐標(Cartesian3世界坐標系)

定義一個三維空間，需要有三根相互垂直的軸線，這樣組成的三維空間稱之為笛卡爾坐標系。有兩種不同的三維坐標系，分別為左手坐標系與右手坐標系。

Image1.png

左手坐標系：以Unity3D、Direct3D為代表
右手坐標系：以3DMax、OpenGL為代表

Cesium采用的為右手坐標系

Image2.png

x: 2492703.426543796
y: 4552333.5377671
z: 3694768.946592552

var c3 = new Cesium.Cartesian3(x, y, z）

1.2 屏幕坐標WindowCoordinates

指顯示器上的屏幕坐標，以左上角為0,0原點，橫軸為X軸，豎軸為Y軸，坐標值為屏幕像素坐標。

Image3.png

1.3 Cartographic坐標（地理坐標系下經緯度的弧度表示）

相當于是一個中間轉換的坐標系，主要用于將笛卡爾坐標系的坐標轉換為經緯度坐標、經緯度坐標轉換為笛卡爾坐標

Image4.jpg

height: 0
latitude: 0.6218352629073777
longitude: 1.0698236893823745

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

1.4 經緯度坐標

經緯度坐標為以英國格林威治天文臺為0度經線，以赤道為0度緯線，將地球延經度剖分360度，延緯度剖分180度而產生的坐標系。

Image5.png

longitude：61.2963822247248
latitude：35.62853611700069

longitude：經度
latitude：緯度

弧度與角度：
角度：1° = π / 180 ≈ 0.01745 rad
弧度：1rad = 180 / π = 57.30°
角度制：就是用角的大小來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度的大小不因為圓的大小而改變，所以角度大小是一個與圓的半徑無關的量。
弧度制：顧名思義，就是用弧的長度來度量角的大小的方法。單位弧度定義為圓周上長度等于半徑的圓弧與圓心構成的角。由于圓弧長短與圓半徑之比，不因為圓的大小而改變，所以弧度數也是一個與圓的半徑無關的量。角度以弧度給出時，通常不寫弧度單位，有時記為rad或R。

1.5 笛卡爾二維坐標Cartesian2（平面坐標）

二維笛卡爾坐標，包括X與Y。

Image6.png

var c2 = new Cesium.Cartesian2(x, y)

可以通過distance方法計算兩點之間的距離
var d = Cesium.Cartesian2.distance(new Cesium.Cartesian2(1.0, 0.0), new Cesium.Cartesian2(2.0, 0.0));

1.6 Cartesian4四維坐標

例子：飛機巡航，增加出X\Y\Z外的W軸，較少使用。

2 坐標之間的相互轉換

涉及到坐標轉換的主要有以下幾個對象：

Image7.png

• Cartesian3→ Cartesian2， Cesium.Cartesian2.fromCartesian3(cartesian, result)→ Cartesian2
• 經緯度坐標→ Cartesian3，Cesium.Cartesian3.fromDegrees(longitude, latitude, height, ellipsoid, result) → Cartesian3
• 弧度坐標 → Cartesian3， Cesium.Cartesian3.fromRadians(longitude, latitude, height, ellipsoid, result) → Cartesian3
• Cartesian3→ Cartographic， Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian, ellipsoid, result)→ Cartographic
• 經緯度坐標→ Cartographic， Cesium.Cartographic.fromDegrees(longitude, latitude, height, result) → Cartographic
• Cartographic → 經緯度，Cesium.Math.toDegrees(carto.longitude);

2.1 經緯度、Cartesian3世界坐標系互轉

//經緯度轉換Cartesian3坐標
var pos = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(61.296382224724795,35.628536117000692); 

//Cartesian3轉經緯度坐標
//Cartographic坐標
var carto  = Cesium.Ellipsoid.WGS84.cartesianToCartographic(pos);
//經緯度 
var lon = Cesium.Math.toDegrees(carto.longitude); 
var lat = Cesium.Math.toDegrees(carto.latitude); 

2.2 屏幕坐標獲取經緯度坐標

交互上，一般都是通過鼠標點擊與三維地球進行交互。鼠標點擊獲取到的是屏幕坐標的位置，那么如何通過屏幕坐標的位置獲得三維地球經緯度坐標位置呢？把大象裝進冰箱里，攏共分三步：

• 1. 根據鼠標點擊屏幕位置獲取Cartesian3坐標
• 2. 將Cartesian3解析為Cartographic弧度坐標
• 3. 弧度坐標轉換為經緯度坐標

// 方法1. 獲取橢球體表面的經緯度坐標，
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);//經度值
    var lat = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude);//緯度值
    var mapPosition = {x:lng,y:lat,z:cartographic.height};//cartographic.height的值始終為零。
}, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);

//方法2.  獲取地形表面的經緯度高程坐標
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);//經度值
    var lat = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude);//緯度值
    var mapPosition={x:lng,y:lat,z:cartographic.height};//cartographic.height的值為地形高度。
}, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);

//方法3.  獲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);//經度值
    var lat = Cesium.Math.toDegrees(cartographic.latitude);//緯度值
    var mapPosition={x:lng,y:lat,z:cartographic.height};//
}, Cesium.ScreenSpaceEventType.LEFT_CLICK);

參考博客
Cesium獲取鼠標點擊位置（PickPosition）