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cesium学习记录04-坐标系

news 2025/10/12 11:27:12

一、地理坐标系和投影坐标系的关系

地理坐标系 (Geographic Coordinate System, GCS)

定义：地理坐标系是一个基于三维地球表面的坐标系统。它使用经度和纬度来表示地点的位置。
特点：
使用经纬度来定义位置。
基于特定的地球参考椭球体。
适用于全球范围的数据表示。
主要问题：由于地球是一个椭球体，直接使用经纬度坐标计算距离、面积或方向会产生误差。

投影坐标系 (Projected Coordinate System, PCS)

定义：投影坐标系是一个基于二维平面的坐标系统。它是通过将地球（或其部分）投影到一个平面上来得到的。
特点：
使用X和Y坐标（在平面上）来定义位置。
能够直接计算距离、面积和方向，因为它是在二维平面上。
所有的投影都会有某种形式的扭曲，无法完美地将地球的三维表面表示在二维平面上。
主要用途：适用于地图制作和本地/区域空间分析。

它们之间的关系：

投影是一个过程，通过它，地理坐标系（GCS）中的数据（经纬度）可以转换为投影坐标系（PCS）中的数据（X, Y坐标）。反之亦然。
由于地球是一个椭球体（或近似为一个凸形的物体），我们不能直接将其完美地展平到二维平面上。因此，当我们进行投影时，必然会引入一些扭曲。根据具体的投影方法，这种扭曲可能影响到面积、形状、距离或方向（也有属性不发生改变，故有等角、等积、任意投影）。
在 GIS 中，经常需要在这两种坐标系统之间进行转换，当我们将地理空间数据从一个坐标系转换到另一个坐标系时，我们通常说是在执行"坐标转换"或"坐标投影"。。

二、中国常用坐标系及EPSG代码：

（1）CGCS2000 地理坐标系:

EPSG:4490

（2）CGCS2000 3度带 Gauss-Kruger 投影:

东经 75° - EPSG:4501
东经 78° - EPSG:4502
…（依此类推，每隔3°一个投影带，直到东经 132° - EPSG:4543）

（3）CGCS2000 6度带 Gauss-Kruger 投影:

东经 75° - EPSG:4544
东经 81° - EPSG:4545
…（依此类推，每隔6°一个投影带）

（4）北京1954 地理坐标系:

EPSG:4214

（5）北京1954 3度带 Gauss-Kruger 投影:

东经 75° - EPSG:2421
东经 78° - EPSG:2422
…（依此类推，每隔3°一个投影带）

（6）WGS 84 地理坐标系:

EPSG:4326
这个是一个全球通用的坐标系，通常被 GPS 和许多国际数据集所采用。

（7）WGS 84 / Pseudo-Mercator:

EPSG:3857
这个是 Web Mercator 投影，主要被 Web 地图（如 Google Maps, Bing Maps）使用。

（8）Xian 1980 地理坐标系:

EPSG:4610
用于某些特定区域的数据。

其它坐标系代码查询

三、坐标转换

这里使用epsg网站在线转换举例说明
在这里插入图片描述
坐标由WGS 84 地理坐标系转换为WGS 84 / 伪墨卡托投影坐标系

四、cesium中的坐标系知识及坐标转换

1，坐标系1.1，屏幕坐标系屏幕坐标系即二维笛卡尔坐标系，Cesium中使用Cartesian2来描述，原点在屏幕左上角，x轴向右，y轴向下，单位为像素。1.2，笛卡尔空间直角坐标系笛卡尔空间直角坐标系即三维笛卡尔坐标系，Cesium中使用Cartesian3来描述，原点在地球中心，x轴向东，y轴向北，z轴向上，单位为米。1.3，WGS84地理坐标系WGS84地理坐标系即经纬度坐标系，在表示经纬度时有度数制和弧度制两种，Cesium中使用Cartographic来描述弧度制的WGS84坐标系，原点在地球中心，x轴向东，y轴向北，z轴向上。1.4，WebGL坐标系WebGL坐标系即WebGL空间直角坐标系，Cesium中使用Cartesian4来描述，原点在地球中心，x轴向东，y轴向北，z轴向上，w轴向外，单位为米。2，坐标转换2.1，角度与弧度互转角度转弧度：let radians=Cesium.Math.toRadians(degrees)弧度转角度：let degrees=Cesium.Math.toDegrees(radians)2.2，WGS84（经纬度）与笛卡尔坐标（Cartesian3）互转WGS84转Cartesian3：(1)  直接通过经纬度转换(1).1 let cartesian3=Cesium.Cartesian3.fromDegrees(longitude,latitude,height); 格式：[113.21, 25.61, 100.0]，高度默认为0，可以不写(1).2 let cartesian3s = Cesium.Cartesian3.fromDegreesArray(coordinates); 格式：[113.21, 25.61, 113.54, 25.24]，不带高度格式的数组(1).3 let cartesian3s = Cesium.Cartesian3.fromDegreesArrayHeights(coordinates); 格式：[113.21, 25.61, 100.0, 113.54, 25.24, 200.0]，带高度格式的数组弧度制也类似，使用Cesium.Cartesian3.fromRadians, Cesium.Cartesian3.fromRadiansArray, Cesium.Cartesian3.fromRadiansArrayHeights(2)  使用椭球体转换let position=Cesium.Cartographic.fromDegrees(longitude,latitude,height);(2).1 let cartesian3=Cesium.Ellipsoid.WGS84.cartographicToCartesian(position); 单个坐标(2).2 let cartesian3s=Cesium.Ellipsoid.WGS84.cartographicArrayToCartesianArray(positions); 坐标数组Cartesian3转WGS84(1)  直接转换let cartographic=Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian3);  直接转换得到的是WGS84弧度制的经纬度坐标，可将其再转换为角度制(2)  使用椭球体转换(2).1 let cartographic=Cesium.Ellipsoid.WGS84.cartesianToCartographic(cartesian3);  单个坐标(2).2 let cartographics=Cesium.Ellipsoid.WGS84.cartesianArrayToCartographicArray(cartesian3s);  坐标数组2.3 屏幕坐标与笛卡尔坐标互转屏幕坐标转笛卡尔坐标（Cartesian2转Cartesian3）(1) 屏幕坐标转椭球面笛卡尔坐标，不包含地形、模型等的坐标let cartesian3=viewer.scene.camera.pickEllipsoid(cartesian2);(2) 屏幕坐标转场景坐标，包含地形和模型等的场景坐标let cartesian3=viewer.scene.pickPosition(cartesian2);(3) 屏幕坐标转地表笛卡尔空间坐标，通过相机与屏幕点位连线来求取坐标let ray=viewer.camera.getPickRay(cartesian2);let cartesian3=globe.pick(ray,viewer.scene);笛卡尔坐标转屏幕坐标（Cartesian3转Cartesian2）let cartesian2=Cesium.SceneTransforms.wgs84ToWindowCoordinates(viewer.scene,cartesian3);