cesium 常见坐标系及坐标转换（工具篇）

ceisum里面的常见坐标系包括

1.屏幕坐标

2.世界坐标（笛卡尔直角坐标）

3.经纬度，可以是弧度形式和度的形式

4.WebMercator web墨卡托

5.欧拉角

6.四元数

看一张我自己画的图，整理了他们之间的关系

下面提供坐标转换的代码 github地址 

/*

 * @Description: 坐标转换工具，下面的坐标转换默认都是基于WGS84 椭球体

 */

class Degrees {

    constructor(longitude, latitude, height = 0) {

        this.longitude = longitude;

        this.latitude = latitude;

        this.height = height;

    }

}

Cesium.Degrees = Degrees;//不建议这样直接修改Cesium原始对象

class Tramsform {

    /** 

     * @description: 弧度转度

     * @param {Number} value 

     * @return {Number} 

     */

    toDegrees(value) {

        return Cesium.Math.toDegrees(value)

    }

    /**

     * @description: 度转弧度

     */

    toRadians(value) {

        return Cesium.Math.toRadians(value)

    }

    /**

     * @description: 经纬度（度）转世界坐标

     * @param {Degrees} degrees.longitude 经度 degrees.latitude 纬度 degrees.height高度

     * @return {Cartesian3} 世界坐标

     */

    degreesToCartesian(degrees) {

        return Cesium.Cartesian3.fromDegrees(degrees.longitude, degrees.latitude, degrees.height)

    }

    /*

    * @description: 世界坐标转 经纬度（度）

    * @param {Cartesian3} cartesian 世界坐标

    * @return {Cartographic}  返回转换之后的经纬度

    */

    degreesFromCartesian(cartesian) {

        let cartographic = this.cartographicFromCartesian(cartesian);

        return this.degreesFromCartographic(cartographic);

    }

    /*

   * @description: 经纬度（度）转经纬度（弧度）

   * @param {*} degrees

   * @return {*}

   */

    degreesToCartographic(degrees) {

        degrees.longitude = this.toRadians(degrees.longitude);

        degrees.latitude = this.toRadians(degrees.latitude);

        return degrees;

    }

    /**

     * @description: 经纬度（弧度）转经纬度（度）

     * @param {Cartographic} cartographic

     * @return {*} 返回经纬度（度）

     */

    degreesFromCartographic(cartographic) {

        cartographic.longitude = this.toDegrees(cartographic.longitude);

        cartographic.latitude = this.toDegrees(cartographic.latitude);

        return cartographic;

    }

    /** 

     * @description: 经纬度（度）坐标转web墨卡托坐标

     * @param {Cartographic} degrees

     * @return {Cartesian3} web墨卡托坐标

     */

    degreesToWebMercatorProjection(degrees) {

        var webMercatorProjection = new Cesium.WebMercatorProjection();

        return webMercatorProjection.project(this.degreesToCartesian(degrees))

    }

    /** 

     * @description: web墨卡托转经纬度（度）

     * @param {Cartesian3} cartesian

     * @return {Cartographic} 经纬度（度）坐标

     */

    degreesFromWebMercatorProjection(cartesian) {

        var webMercatorProjection = new Cesium.WebMercatorProjection();

        return this.degreesFromCartographic(webMercatorProjection.unproject(cartesian))

    }

    /**

     * @description: 弧度坐标转世界坐标

     * @param {Cartographic}   cartographic.longitude 经度

     * @param {Cartographic}   cartographic.latitude 纬度

     * @param {Cartographic}   cartographic.height 高度

     * @return {Cartesian3} 世界坐标

     */

    cartographicToCartesian(cartographic) {

        return Cesium.Cartographic.toCartesian(cartographic)

    }

    /**

     * @description: 世界坐标转经纬度弧度

     * @param {Cartesian3} cartesian 世界坐标

     * @return {Cartographic}  返回转换之后的经纬度弧度坐标

     */

    cartographicFromCartesian(cartesian) {

        return Cesium.Cartographic.fromCartesian(cartesian)

    }

    /**

     * @description: 经纬度度转经纬度弧度

     * @param {Degrees} degrees.longitude 经度 degrees.latitude 纬度 degrees.height高度

     * @return {*}

     */

    cartographicFromDegrees(degrees) {

        return this.degreesToCartographic(degrees)

    }

    /**

       * @description: 经纬度（弧度）转经纬度（度）

       * @param {Cartographic} cartographic

       * @return {*} 返回经纬度（度）

       */

    cartographicToDegrees(cartographic) {

        return this.degreesFromCartographic(cartographic)

    }

    /** 

     * @description: 经纬度（弧度）坐标转web墨卡托坐标

     * @param {Cartographic} cartographic

     * @return {Cartesian3} web墨卡托坐标

     */

    cartographicToWebMercatorProjection(cartographic) {

        var webMercatorProjection = new Cesium.WebMercatorProjection();

        return webMercatorProjection.project(cartographic)

    }

    /** 

     * @description: web墨卡托转经纬度（弧度）

     * @param {Cartesian3} cartesian

     * @return {Cartographic} 弧度坐标

     */

    cartographicFromWebMercatorProjection(cartesian) {

        var webMercatorProjection = new Cesium.WebMercatorProjection();

        return webMercatorProjection.unproject(cartesian)

    }

    /*

   * @description: 世界坐标转 经纬度（度）

   * @param {Cartesian3} cartesian 世界坐标

   * @return {Cartographic}  返回转换之后的经纬度

   */

    cartesianToDegrees(cartesian) {

        return this.degreesFromCartesian(cartesian)

    }

    /**

  * @description: 经纬度（度）转世界坐标

  * @param {Degrees} degrees.longitude 经度 degrees.latitude 纬度 degrees.height高度

  * @return {Cartesian3} 世界坐标

  */

    cartesianFormDegrees(degrees) {

        return this.degreesToCartesian(degrees)

    }

    /**

    * @description: 世界坐标转经纬度(弧度)

    * @param {Cartesian3} cartesian 世界坐标

    * @return {Cartographic}  返回转换之后的经纬度弧度坐标

    */

    cartesianToCartographic(cartesian) {

        return this.cartographicFromCartesian(cartesian)

    }

    /**

   * @description: 弧度坐标转世界坐标

   * @param {Cartographic}  cartographic.longitude 经度

   * @param {Cartographic}  cartographic.latitude 纬度

   * @param {Cartographic}  cartographic.height 高度

   * @return {Cartesian3} 世界坐标

   */

    cartesianFromCartographic(cartographic) {

        return this.cartographicToCartesian(cartographic)

    }

    /**

         * @description: 世界坐标坐标转web墨卡托坐标

         * @param {Cartographic} degrees

         * @return {Cartesian3} web墨卡托坐标

         */

    cartesianToWebMercatorProjection(cartesian) {

        var webMercatorProjection = new Cesium.WebMercatorProjection();

        return webMercatorProjection.project(this.cartesianToCartographic(cartesian))

    }

    /** 

     * @description: web墨卡托转世界坐标

     * @param {Cartesian3} cartesian

     * @return {Cartographic} 世界坐标

     */

    cartesianFromWebMercatorProjection(cartesian) {

        var webMercatorProjection = new Cesium.WebMercatorProjection();

        return this.cartesianFromCartographic(webMercatorProjection.unproject(cartesian))

    }

    /** 

     * @description: 世界坐标转屏幕坐标

     * @param {Cartesian3} cartesian

     * @return {Cartesian2} 屏幕坐标

     */

    cartesianToWindowCoordinates(scene, cartesian) {

        return Cesium.SceneTransforms.wgs84ToWindowCoordinates(scene, cartesian)

    }

    /** 

     * @description: 从4*4矩阵中得到平移位置

     * @param {Matrix4} mat4 4*4矩阵

     * @return {Cartesian3} 返回位置信息

     */

    getTranslationFromMatrix4(mat4, result) {

        if (!result) result = new Cesium.Cartesian3();

        return Cesium.Matrix4.getTranslation(mat4, result)

    }

    /** 

     * @description: 返回x,y,z方向的比例尺信息

     * @param {Matrix4} mat4 4*4矩阵

     * @param {Cartesian3} result 用于储存结果

     * @return {Cartesian3} 返回x,y,z方向的比例尺信息

     */

    getScaleFromMatrix4(mat4, result) {

        if (!result) result = new Cesium.Cartesian3();

        return Cesium.Matrix4.getScale(mat4, result)

    }

    /** 

     * @description: 将3*3旋转矩阵转换成齐次坐标

     * @param {Matrix4} matrix 3*3矩阵

     * @param {Quaternion} result 储存结果

     * @return {Quaternion} 返回齐次坐标

     */

    quaternionFromRotationMatrix(matrix, result) {

        return Cesium.Quaternion.fromRotationMatrix(matrix, result)

    }

    /** 

     * @description: 将欧拉角转成齐次坐标

     * @param {HeadingPitchRoll} headingPitchRoll

     * @param {Quaternion} result 储存结果

     * @return {Quaternion} 返回齐次坐标

     */

    quaternionfromHeadingPitchRoll(headingPitchRoll, result) {

        return Cesium.Quaternion.fromHeadingPitchRoll(headingPitchRoll, result)

    }

    /** 

     * @description: 将齐次坐标转成欧拉角表示，和quaternionfromHeadingPitchRoll方法互逆

     * @param {Quaternion} quaternion 齐次坐标

     * @param {HeadingPitchRoll} result  储存结果

     * @return {HeadingPitchRoll} 返回欧拉角

     */

    headingPitchRollFromQuaternion(quaternion, result) {

        return Cesium.HeadingPitchRoll.fromQuaternion(quaternion, result)

    }

    /**

     * @description: 从4*4矩阵中得到欧拉角

     * @param {Matrix4} transform 4*4矩阵

     * @param {Ellipsoid} ellipsoid 84椭球体

     * @param {Transforms.LocalFrameToFixedFrame} fixedFrameTransform 参考系，默认东-北-上参考系

     * @param {HeadingPitchRoll} result 储存结果

     * @return {HeadingPitchRoll}

     */

    fixedFrameToHeadingPitchRoll(transform, ellipsoid, fixedFrameTransform, result) {

        return Cesium.Transforms.fixedFrameToHeadingPitchRoll(transform, ellipsoid, fixedFrameTransform, result)

    }

    /** 

     * @description: 将欧拉角转成3*3矩阵

     * @param {HeadingPitchRoll} headingPitchRoll

     * @param {Matrix3} result 储存结果

     * @return {Matrix3} 返回一个3*3矩阵

     */

    matrixFromHeadingPitchRoll(headingPitchRoll, result) {

        return Cesium.Matrix3.fromHeadingPitchRoll(headingPitchRoll, result)

    }

    /** 

     * @description: 根据东-北-上方向参考系生成4*4矩阵,已知道地球上的某个位置，可以根据这个方法生成一个4*4矩阵

     * @param {Cartesian3} origin 原点坐标

     * @param {Ellipsoid} ellipsoid 84椭球体

     * @param {Matrix4} result 储存结果

     * @return {Matrix4} 返回4*4矩阵

     */

    eastNorthUpToFixedFrame(origin, ellipsoid, result) {

        return Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(origin, ellipsoid, result)

    }

    /** 

     * @description: 根据原点和欧拉角生成4*4矩阵

     * @param {Cartesian3} origin 原点坐标

     * @param {HeadingPitchRoll} headingPitchRoll 欧拉角

     * @param {Ellipsoid} ellipsoid

     * @param {Transforms.LocalFrameToFixedFrame} fixedFrameTransform 参考系，默认为东-北-上参考系

     * @param {Matrix4} result 储存结果

     * @return {Matrix4} 返回4*4矩阵

     */

    headingPitchRollToFixedFrame(origin, headingPitchRoll, ellipsoid, fixedFrameTransform, result) {

        return Cesium.Transforms.headingPitchRollToFixedFrame(origin, headingPitchRoll, ellipsoid, fixedFrameTransform, result)

    }

}