閑聊三維WebGIS中的坐標系


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ArcGIS jsAPI

if 投影坐標系

原點在地表(嚴格來說是橢球面上),y一般朝北,x一般朝東,z一般是地心到原點的向量方向,可以粗略認為是地球表面的一個空間直角局部坐標系。

if 地理坐標系

地理坐標,雖然可以認為是球面坐標系統引申而來,但是將地球展平來看,地理坐標還是二維的。
z只不過是某個坐標點的地面高度(嚴格來說是相對橢球面)。

Cesium

嚴格來說,Cesium僅支持一個坐標系:空間直角坐標系,地心為原點,度量衡是米。

Cesium默認的坐標系在 EPSG 是有定義的,WKID是4979,不難得知其地理坐標參考橢球是WGS84

但是,Cesium支持自己new 一個橢球對象作為基礎框架,所以橢球是可以自己定義的。

區別

最大的區別就是坐標系的原點,以人的習慣來說,ArcGIS的做法更接近直觀。

所以,Cesium中幾何體在地球表面的移動,都得經過地心為坐標原點的這個空間直角坐標系的計算,顯得比較麻煩。

三維坐標系

可以粗略認為,三維坐標系的定義是由原點、三個方向+單位長度來定義的(精確定義見線性代數)。

橢球體不能叫坐標系,僅僅定義了形狀。

WGS84是橢球,WGS84坐標系,或者嚴格一點,WKID=4326坐標系實際上仍是個二維坐標系,其原點是 經緯度 (0,0),y軸朝正北,x軸朝東,沒有高程定義。
我們看到WKID=4979這個坐標系,它不嚴格說也可以叫 WGS84坐標系,但是,它的原點是在地心,並且指明了三軸朝向,是一個完整的三維坐標系。它的形狀由WGS84橢球定義。

XIAN80是二維坐標系,它的地球形狀由IAG75橢球體定義,它的原點位於中國陝西西安,正北為y,正東為x,其本身沒有z軸的定義。

同理,WKID=4490,即我們熟悉的CGCS2000經緯度,實際上也是二維坐標系,但是官方說 CGCS2000 是三維坐標系,嚴格來說,是指 CGCS2000 橢球是三維坐標系的基礎。

海拔

有人會說,海拔呢?有海拔不就是三維了嗎?

還記得坐標系是怎么定義的嗎?三個軸朝向+單位長度+坐標原點,海拔的定義是地面高度,其原點與每個點有關...

但是,硬要說原點那一點的地表垂直向上為z軸也不是不可以,但是這默認就做了投影變換,坐標系已經改變了(投影變換后坐標軸定義是要變的)


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