Cesium Transform(二十)

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cesium是一个用于创建3D地球和空间场景的JavaScript库，它提供了一些用于坐标变换的类，统称为transform。transform类可以帮助我们在不同的参考系之间转换点或向量，例如从地球固定系到国际天文参考系，或者从WGS84坐标系到窗口坐标系。transform类还可以根据给定的位置和方向创建一个变换矩阵，例如从东北上到地球固定系，或者从局部坐标系到世界坐标系。

cesium中最常用的transform类有以下几个：

- Transforms.computeFixedToIcrfMatrix(date, result)：计算一个旋转矩阵，将一个点或向量从地球固定系（ITRF）变换到国际天文参考系（GCRF/ICRF）惯性系。
- Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(origin, ellipsoid, result)：根据给定的原点和椭球体创建一个变换矩阵，将一个点或向量从东北上（ENU）局部坐标系变换到地球固定系。
- Transforms.localFrameToFixedFrameGenerator(firstAxis, secondAxis)：返回一个函数，该函数根据给定的位置和方向创建一个变换矩阵，将一个点或向量从局部坐标系变换到地球固定系。
- Transforms.headingPitchRollToFixedFrame(origin, headingPitchRoll, ellipsoid, fixedFrameTransform, result)：根据给定的原点、航偏俯角（HPR）和椭球体创建一个变换矩阵，将一个点或向量从HPR局部坐标系变换到地球固定系。

cesium还提供了一些用于在场景中转换位置的类：

- SceneTransforms.wgs84ToWindowCoordinates(scene, position, result)：将WGS84坐标系中的位置转换为窗口坐标系中的位置。这通常用于将HTML元素放置在场景中某个对象的相同屏幕位置。
- SceneTransforms.wgs84ToDrawingBufferCoordinates(scene, position, result)：将WGS84坐标系中的位置转换为绘图缓冲区坐标系中的位置。这通常用于在WebGL上下文中绘制与场景中某个对象对齐的图形。

除了上述类之外，cesium还有一些其他与模型、相机、投影等相关的transform类。可以在cesium文档中查看更多信息。

 

- Transforms.computeFixedToIcrfMatrix(date, result)：这个方法接受一个日期参数和一个可选的结果参数，返回一个3x3的旋转矩阵，将一个点或向量从地球固定系（ITRF）变换到国际天文参考系（GCRF/ICRF）惯性系。这个方法可以用于将地球上的位置转换为太阳系中的位置。例如，如果你想知道现在地球上某个点在太阳系中的位置，你可以这样做¹：

// Get the position of a point on Earth in ITRF coordinates
var cartographic = Cesium.Cartographic.fromDegrees(-75.59777, 40.03883);
var pointInFixed = Cesium.Cartesian3.fromRadians(cartographic.longitude, cartographic.latitude);

// Transform point to the ICRF axes
var now = Cesium.JulianDate.now();
var fixedToIcrf = Cesium.Transforms.computeFixedToIcrfMatrix(now);
var pointInInertial = new Cesium.Cartesian3();
Cesium.Matrix3.multiplyByVector(fixedToIcrf, pointInFixed, pointInInertial);

 

- Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(origin, ellipsoid, result)：这个方法接受一个原点参数、一个椭球体参数和一个可选的结果参数，返回一个4x4的变换矩阵，将一个点或向量从东北上（ENU）局部坐标系变换到地球固定系。这个方法可以用于创建以某个位置为中心的局部参考系。例如，如果你想在地图上添加一个以某个位置为中心的方向指示器，你可以这样做¹：

// Get the transform from local east-north-up at cartographic (0.0, 0.0) to Earth's fixed frame.
const center = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(0.0, 0.0);
const transform = Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(center);

// Create a primitive that uses this transform
const scene = viewer.scene;
const primitive = scene.primitives.add(new Cesium.Primitive({
geometryInstances: new Cesium.GeometryInstance({
geometry: new Cesium.SimplePolylineGeometry({
positions: [new Cesium.Cartesian3(0.0, 0.0, 0.0), new Cesium.Cartesian3(10000000.0, 0.0, 0.0)],
colors: [Cesium.Color.RED.withAlpha(1), Cesium.Color.RED.withAlpha(1)],
followSurface: false,
}),
modelMatrix: transform,
}),
appearance: new Cesium.PolylineColorAppearance(),
}));

 

- Transforms.localFrameToFixedFrameGenerator(firstAxis, secondAxis)：这个方法接受两个轴参数（X、Y或Z），返回一个函数，该函数根据给定的位置和方向创建一个变换矩阵，将一个点或向量从局部坐标系变换到地球固定系。这个方法可以用于创建不同类型的局部参考系。例如，如果你想创建以北为第一轴、东为第二轴、上为第三轴（NEU）的局部参考系，你可以这样做：

// Create a local reference frame based on north-east-up axes at cartographic (11.34 degrees east longitude,
// 46 degrees north latitude).
const originCartographic = new Cesium.Cartographic(Cesium.Math.toRadians(11.34), Math.toRadians(46));
const originCartesian = viewer.scene.globe.

 

- BoundingSphere.fromTransformation(transformation, result)：这个方法接受一个变换矩阵参数和一个可选的结果参数，返回一个紧密包围给定变换矩阵的包围球。这个方法可以用于计算变换后的几何体或模型的包围球。例如，如果你想计算一个模型在地球上某个位置旋转后的包围球，你可以这样做²：

// Load a model
var model = scene.primitives.add(Cesium.Model.fromGltf({
url : 'model.gltf',
}));

// Get the model's bounding sphere
var boundingSphere = model.boundingSphere;

// Create a transform matrix that rotates the model by 45 degrees around the z-axis at a certain position on Earth
var position = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-75.59777, 40.03883);
var heading = Cesium.Math.toRadians(45.0);
var pitch = 0;
var roll = 0;
var hpr = new Cesium.HeadingPitchRoll(heading, pitch, roll);
var orientation = Cesium.Transforms.headingPitchRollQuaternion(position, hpr);
var transform = Cesium.Matrix4.fromTranslationQuaternionRotationScale(position, orientation, new Cesium.Cartesian3(1.0, 1.0, 1.0));

// Compute the transformed bounding sphere
var transformedBoundingSphere = Cesium.BoundingSphere.fromTransformation(transform, boundingSphere);

 

- TransformEditor(options)：这是一个工具类，用于编辑对象（如模型、实体、图元等）的变换（位置、方向、缩放）。它接受一个选项对象参数，该参数可以指定要编辑的对象、场景、容器元素等属性。这个工具类可以用于交互式地调整对象在场景中的显示效果。例如，如果你想在场景中添加一个模型，并使用TransformEditor来编辑它，你可以这样做³：

// Create a scene
const viewer = new Cesium.Viewer("cesiumContainer");

// Add a model to the scene
const modelEntity = viewer.entities.add({
name: "model",
position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-123.0744619, 44.0503706),
orientation: Cesium.Transforms.headingPitchRollQuaternion(
Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-123.0744619, 44.0503706),
new Cesium.HeadingPitchRoll(Cesium.Math.toRadians(135), 0, 0)
),
model: {
uri: "model.gltf",
minimumPixelSize: 128,
maximumScale: 20000,
},
});

// Create a TransformEditor instance and pass in the entity to edit
const transformEditor = new Cesium.TransformEditor({
entity: modelEntity,
});

 

- Model(modelOptions)：这是一个表示三维模型（如glTF格式）的类，它接受一个模型选项对象参数，该参数可以指定模型的URL、位置、方向、缩放等属性。它还有一些方法和属性来控制模型的动画、着色器、材质等效果。这个类可以用于在场景中渲染复杂和精细的三维物体。例如，如果你想在场景中添加一个飞机模型，并让它沿着一条路径飞行，你可以这样做⁴：

// Create a scene
const viewer = new Cesium.Viewer("cesiumContainer");

// Create a path for the airplane to follow
const start = Cesium.JulianDate.fromDate(new Date(2015, 2, 25));
const

 

- Transforms.computeFixedToIcrfMatrix(date, result)：这个方法接受一个日期参数和一个可选的结果参数，返回一个从地球固定坐标系到国际天文参考系（ICRF）坐标系的变换矩阵。这个方法可以用于将地球上的位置转换为太阳系中的位置。例如，如果你想计算2020年1月1日午夜时刻，在纬度0度经度0度处的位置在太阳系中的坐标，你可以这样做¹：

// Create a date object
var date = new Cesium.JulianDate.fromDate(new Date(2020, 0, 1));

// Get the position on Earth in Cartesian coordinates
var positionOnEarth = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(0.0, 0.0);

// Get the transform matrix from Earth fixed frame to ICRF frame
var transform = Cesium.Transforms.computeFixedToIcrfMatrix(date);

// Apply the transform to get the position in ICRF frame
var positionInSpace = Cesium.Matrix3.multiplyByVector(transform, positionOnEarth);

 

- Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(origin, ellipsoid, result)：这个方法接受一个原点参数、一个可选的椭球参数和一个可选的结果参数，返回一个从东北上（ENU）局部坐标系到地球固定坐标系的变换矩阵。这个方法可以用于创建一个以给定点为原点、以东方为x轴、以北方为y轴、以垂直方向为z轴的局部参考系。例如，如果你想创建一个以纽约市为原点的局部参考系，并在其中添加一些图形元素，你可以这样做¹：

// Create a scene
const viewer = new Cesium.Viewer("cesiumContainer");

// Get the position of New York City in Cartesian coordinates
var origin = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-74.01881302800248, 40.69114333714821);

// Get the transform matrix from ENU frame to Earth fixed frame
var transform = Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(origin);

// Add a red sphere of radius 5 meters at the origin of the local frame
viewer.entities.add({
name: "Red sphere",
position: new Cesium.ConstantPositionProperty(origin),
ellipsoid: {
radii: new Cesium.Cartesian3(5.0, 5.0, 5.0),
material: Cesium.Color.RED,
},
});

// Add a blue box of dimensions 10 x 10 x 10 meters along the x-axis of the local frame
viewer.entities.add({
name: "Blue box",
position: new Cesium.ConstantPositionProperty(
Cesium.Matrix4.multiplyByPoint(transform, new Cesium.Cartesian3(10.0, 0.0, 0.0))
),
box: {
dimensions: new Cesium.Cartesian3(10.0, 10.0,

 

 

 

 

 

 

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