星图时空

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只要涉及到地图开发，无论如何关于坐标系的概念是逃不掉的，谁让地球它是个球呢。

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地球就像个橘子 不同的坐标系就是不同的剝橘子的方法

这里就不列举国内常用的坐标系及转换方法，大家可以自行百度。

相关 GIS 的学习资料(含坐标系)： GIS 基础知识-文档、 GIS 基础知识-培训视频

平台内目前支持坐标系类型可以访问 CRS 类了解详情。

1. 目前常用 GIS 坐标系 ​

    1. EPSG:4326坐标系：目前最通用的标准坐标系，平时我们常说的经度纬度多少多少、从 GPS 设备、智能手机中取出的数据的坐标系、国际地图提供商使用的坐标系 都是这个坐标系。WGS－84 坐标系（World Geodetic System）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的 Z 轴指向国际时间局（BIH）1984.0 定义的协议地极（CTP）方向，X 轴指向 BIH1984.0 的协议子午面和 CTP 赤道的交点，Y 轴与 Z 轴、X 轴垂直构成右手坐标系，称为 1984 年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。GPS 广播星历是以 WGS-84 坐标系为根据的。【wgs84 需要保证坐标误差最小】
    1. EPSG:3857坐标系：Web Mercator（墨卡托）投影坐标系，该坐标系是由 Google 最先发明的。在投影过程中，将表示地球的参考椭球体近似的作为正球体处理（正球体半径 R = 椭球体半长轴 a）。由于墨卡托投影当纬度接近两极时，y 值趋向于无穷大，那些“懒惰的工程师”为了方便，就把 Y 轴的取值范围也限定在 X 轴相同范围，搞个正方形地图，而形成了 Web Mercator 投影。 目前在互联网上的大部分全国公众地图网站均采用此坐标系。【墨卡托最早用来航海，要保证方向误差最小】
    1. EPSG:4490坐标系：2000 国家大地坐标系，是我国当前最新的国家大地坐标系，英文名称为 China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写为 CGCS2000。2000 国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。Z 轴指向 BIH1984.0 定义的协议极地方向（BIH 国际时间局），X 轴指向 BIH1984.0 定义的零子午面与协议赤道的交点，Y 轴按右手坐标系确定。
    1. CGCS2000 高斯平面投影坐标系(EPSG:4491至EPSG:4554)：支持 CGCS2000 Gauss-Kruger Zone 和 CGCS2000 Gauss-Kruger CM 的 3 度带和 6 度带平面投影。【各种投影坐标系为了本区域的面积、长度的测量误差最小】

上面的EPSG:后面的数字，是 WKID，由 EPSG 组织统一管理（这样避免重复，也具备唯一性），可以在http://epsg.io/网站进行查询了解详情。

👉 CGCS2000 与 WGS84 相差几个厘米，对于一般工程测量，可以认为二者是一致的。

👉 坐标系的更详细讲解可以参阅：GIS 基础知识培训

1.1 栅格瓦片图层坐标系的设置 ​

瓦片图层支持配置crs 参数来设置坐标系的 EPSG 值，如crs:"EPSG:4490"

2. 国内的偏移坐标系 ​

通常国外使用的是 WGS84 的坐标系统，中国使用 CGCS2000 坐标系统以经纬度的形式来表示地球平面上的某一个位置，这应该是国际共识。 在我国，出于国家安全考虑，国内所有导航电子地图必须使用国家测绘局制定的加密坐标系统，即将一个真实的经纬度坐标加密成一个不正确的经纬度坐标，我们在业内将前者称之为地球坐标，后者称之为火星坐标(GCJ-02)。 当我们使用的数据和服务不同时，就产生了我们时常说的偏移和纠偏的问题。

国内偏移坐标系的分类，我们定义在 ChinaCRS 类

    1. WGS84坐标系：地球坐标系，目前国际通用的标准坐标系，通常称呼为标准无偏坐标系。
    1. GCJ02 坐标系：在我国，出于国家安全考虑，国内所有导航电子地图必须使用国家测绘局制定的加密坐标系统，即将一个真实的经纬度坐标加密成一个不正确的经纬度坐标，我们在业内将前者称之为地球坐标，后者称之为火星坐标(GCJ-02)。。
    1. BAIDU 坐标系：百度(BD09) 偏移坐标系,百度在国测局坐标基础二次加密后形成的坐标系。

2.1 栅格瓦片图层偏移坐标系的设置 ​

瓦片图层支持配置chinaCRS 参数来设置ChinaCRS，如chinaCRS:"GCJ02"

2.2 矢量数据坐标的加偏或纠偏转换 ​

  1. GeoJSON等图层支持配置chinaCRS参数来设置ChinaCRS，如chinaCRS:"GCJ02"
  2. 也提供了PointTrans 类 ，可以对 百度坐标（BD09）、国测局坐标（火星坐标，GCJ02）、WGS84 坐标系 的坐标 进行互相转换，在加载 Graphic 数据前按需转换坐标。

3. 平台内的坐标及坐标变换 ​

Mars3D 平台内涉的几类坐标包括：

坐标系单位对象的类名称说明
屏幕坐标像素值Cesium.Cartesian2比如鼠标拾取到的坐标值
笛卡尔空间直角坐标米Cesium.Cartesian3原点是地球几何中心的 xyz 空间坐标， Cesium 原生坐标
地理坐标弧度值Cesium.CartographicCesium 原生的地理坐标表现形成
地理坐标角度值mars3d.LngLatPointmars3d 扩展的地理坐标经纬度表现形成，并内置了转换算法

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3.1 笛卡尔空间直角坐标 Cartesian3 ​

笛卡尔空间直角坐标又称为世界坐标，Cesium 中用 Cartesian3 变量表示，可通过 new Cesium.Cartesian3(x, y, z)创建，主要是用来做空间位置的变化如平移、旋转和缩放等等，它的坐标原点在椭球的中心

  1. 笛卡尔坐标系原点是地球几何中心；
  2. xz 平面是中央经线和 180 度经线组成的平面，其中 x 轴正方向指向的是中央经线，x 轴负方向指向 180 度经线;
  3. y 轴正方向指向东经 90 度经线，负方向指向西经 90 度经线。

    TIP

    Cesium 平台内的所有用到坐标的地方，坐标均为 Cartesian3 对象

3.2 几种坐标的互转算法 ​

js
//屏幕坐标 转换为 笛卡尔空间直角坐标
var cartesian3 = mars3d.PointUtil.getCurrentMousePosition(
  map.scene,
  windowPosition
);

//笛卡尔空间直角坐标 转换为 屏幕坐标
var windowPosition = Cesium.SceneTransforms.wgs84ToWindowCoordinates(
  map.scene,
  cartesian3
);

//笛卡尔空间直角坐标   转换为   地理坐标(弧度制)
var cartographic = Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian3);

//笛卡尔空间直角坐标   转换为   地理坐标(经纬度)
var point = mars3d.LngLatPoint.fromCartesian(cartesian3);

//地理坐标(弧度制)   转换为   笛卡尔空间直角坐标
var cartesian3 = Cesium.Cartesian3.fromRadians(lng, lat, height); //lng\lat为弧度制

//地理坐标(经纬度)  转换为  笛卡尔空间直角坐标
var cartesian3 = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(longitude, latitude, height);
//屏幕坐标 转换为 笛卡尔空间直角坐标
var cartesian3 = mars3d.PointUtil.getCurrentMousePosition(
  map.scene,
  windowPosition
);

//笛卡尔空间直角坐标 转换为 屏幕坐标
var windowPosition = Cesium.SceneTransforms.wgs84ToWindowCoordinates(
  map.scene,
  cartesian3
);

//笛卡尔空间直角坐标   转换为   地理坐标(弧度制)
var cartographic = Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian3);

//笛卡尔空间直角坐标   转换为   地理坐标(经纬度)
var point = mars3d.LngLatPoint.fromCartesian(cartesian3);

//地理坐标(弧度制)   转换为   笛卡尔空间直角坐标
var cartesian3 = Cesium.Cartesian3.fromRadians(lng, lat, height); //lng\lat为弧度制

//地理坐标(经纬度)  转换为  笛卡尔空间直角坐标
var cartesian3 = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(longitude, latitude, height);

或者使用 mars3d.LngLatPoint 作为中间类来做转换

js
//笛卡尔空间直角坐标   转换为   地理坐标(经纬度)
var point = mars3d.LngLatPoint.fromCartesian(cartesian3);

//地理坐标(弧度制)   转换为    地理坐标(经纬度)
var point = mars3d.LngLatPoint.fromCartographic(cartographic);

//point 转换为  其他坐标
var cartesian3 = point.toCartesian(); //转换为  笛卡尔空间直角坐标
var cartographic = point.toCartographic(); //转换为  地理坐标(弧度制)
//笛卡尔空间直角坐标   转换为   地理坐标(经纬度)
var point = mars3d.LngLatPoint.fromCartesian(cartesian3);

//地理坐标(弧度制)   转换为    地理坐标(经纬度)
var point = mars3d.LngLatPoint.fromCartographic(cartographic);

//point 转换为  其他坐标
var cartesian3 = point.toCartesian(); //转换为  笛卡尔空间直角坐标
var cartographic = point.toCartographic(); //转换为  地理坐标(弧度制)

示例

js
map.on(mars3d.EventType.click, function (event) {
  var point = mars3d.LngLatPoint.fromCartesian(event.cartesian); //转为经纬度
  console.log('鼠标单击坐标', point);
});
map.on(mars3d.EventType.click, function (event) {
  var point = mars3d.LngLatPoint.fromCartesian(event.cartesian); //转为经纬度
  console.log('鼠标单击坐标', point);
});

3.3 支持多种形式坐标参数 ​

为了方便使用者，Mars3D 中大部分类的坐标参数均支持传入字符串、数组、经纬度对象或笛卡尔空间直角坐标等多种形式。 内部都是统一使用mars3d.LngLatPoint.parse方法做处理的，兼容多种形式的入参。

比如 PointEntity 类，支持下面多种参数形式，可以按个人习惯选用。

js
//1.数组形式
var graphic = new mars3d.graphic.PointEntity({
  position: [116.244399, 30.920459, 573.6],
  style: { color: '#ff0000', pixelSize: 10 }
});

//2.字符串形式
var graphic = new mars3d.graphic.PointEntity({
  position: '116.301798, 30.835848, 915',
  style: { color: '#ff0000', pixelSize: 10 }
});

//3.对象形式
var graphic = new mars3d.graphic.PointEntity({
  position: { lng: 116.301798, lat: 30.835848, alt: 915 },
  style: { color: '#ff0000', pixelSize: 10 }
});

//4.Cartesian3对象形式
var graphic = new mars3d.graphic.PointEntity({
  position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(116.308659, 30.914005, 59),
  style: { color: '#ff0000', pixelSize: 10 }
});

//5.LatLngPoint对象形式【建议】
var graphic = new mars3d.graphic.PointEntity({
  position: new mars3d.LngLatPoint(116.301798, 30.835848, 915),
  style: { color: '#ff0000', pixelSize: 10 }
});
//1.数组形式
var graphic = new mars3d.graphic.PointEntity({
  position: [116.244399, 30.920459, 573.6],
  style: { color: '#ff0000', pixelSize: 10 }
});

//2.字符串形式
var graphic = new mars3d.graphic.PointEntity({
  position: '116.301798, 30.835848, 915',
  style: { color: '#ff0000', pixelSize: 10 }
});

//3.对象形式
var graphic = new mars3d.graphic.PointEntity({
  position: { lng: 116.301798, lat: 30.835848, alt: 915 },
  style: { color: '#ff0000', pixelSize: 10 }
});

//4.Cartesian3对象形式
var graphic = new mars3d.graphic.PointEntity({
  position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(116.308659, 30.914005, 59),
  style: { color: '#ff0000', pixelSize: 10 }
});

//5.LatLngPoint对象形式【建议】
var graphic = new mars3d.graphic.PointEntity({
  position: new mars3d.LngLatPoint(116.301798, 30.835848, 915),
  style: { color: '#ff0000', pixelSize: 10 }
});

3.4 空间位置仿射变换处理 ​

平台为我们提供了如下几种很有用的 计算机图形学中的变换工具类（如平移旋转缩放）：

TIP

坐标需转换到笛卡尔坐标系（Cartesian3 对象）后才能进行空间位置仿射变换处理。