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。

Image1.png

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

Image2.png

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。

Image3.png

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

Image4.jpg

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。

Image5.png

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。

Image6.png

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：

Image7.png

• 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：

• 1. 根据鼠标点击屏幕位置获取Cartesian3坐标
• 2. 将Cartesian3解析为Cartographic弧度坐标
• 3. 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）