如何将大地位置转换为适用于Cesium地形模型的ECF位置

Question

如何将大地位置转换为适用于Cesium地形模型的ECF位置

gisgeospatialcoordinate-systemscesiumjsczml

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我试图在Cesium中放置一个位于珠穆朗玛峰顶部的点。截至昨晚，我最有可能使用的是我从PySatel.coord中借用的大地测量到地心坐标转换代码。今天早上再次审查后，它似乎是正确的：

a = 6378.137
b = 6356.7523142
esq = 6.69437999014 * 0.001
e1sq = 6.73949674228 * 0.001
f = 1 / 298.257223563


def geodetic2ecef(lat, lon, alt):
    """Convert geodetic coordinates to ECEF.

    Units are degrees and kilometers.
    """
    lat, lon = radians(lat), radians(lon)
    xi = sqrt(1 - esq * sin(lat))
    x = (a / xi + alt) * cos(lat) * cos(lon)
    y = (a / xi + alt) * cos(lat) * sin(lon)
    z = (a / xi * (1 - esq) + alt) * sin(lat)
    return x, y, z

我从维基百科上获取了珠穆朗玛峰顶部的经度/纬度/高度信息。在将对象定位到我的CZML中之前，我使用上述代码提供的ECF坐标乘以1000（m/km）。我得到的ECF位置是：[302995.41122130124，5640733.98308375，2981975.8695256836]。使用默认地形提供程序（在教程中描述），此点比珠穆朗玛峰峰顶高出很多。

以下是相关的CZML片段：

{"position": 
  {"cartesian": [302995.41122130124, 5640733.98308375, 2981975.8695256836]}, 
 "id": "ellipsoid-1", 
 "ellipsoid": 
   {
     "radii": {"cartesian": [3545.5375159540376, 
                              164.44985193756034, 
                              164.62702908803794]}, 
     "material": {"solidColor": {"color": {"rgba": [0, 255, 0, 100]}}}
   }, 
 "orientation": {"unitQuaternion": [0.00014107125875577922, 
                                    -0.011462389405915903, 
                                    -0.010254110199791062, 
                                    -0.70702315200093502]}
}

- Carl F.

似乎是一个问题，需要在http://gis.stackexchange.com/上提问。 - Beachwalker

我考虑了一下 @Beachwalker。这是一种奇怪的技术混合，而且我不确定它最适合哪个部分，主要是因为我不知道我的错误在哪里。它可能是坐标转换、Cesium Javascript库或其他细节问题。 - Carl F.

2个回答

1

Proj4js - 是著名的proj4库的一个移植版，可能适合您的需求。

- Beachwalker

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可以查看英文原文，
原文链接

- kring · Accepted Answer

这里有几个因素起作用。

首先，Cesium用于地形的源数据可能对珠穆朗玛峰的高度低于预期。我们使用CGIAR SRTM数据集，因此他们FAQ中的这一项是相关的：

“为什么一些山区的山峰明显比它们应该的低？”

正如前面提到的，许多原始数据空缺集中在山区和雪覆盖区域。因此，高山区域中的许多山峰实际上是插值的。如果不使用高分辨率协变量进行插值，则插值无法识别数据空缺实际上是一个山峰，并倾向于“平坦化”山峰，导致该区域真实海拔高度被低估。这个问题在第四版中基本解决了。

他们说在v4中这个问题基本上得到了解决，而Cesium使用的就是这个版本，所以希望这个第一个因素不是真正的问题。

其次，我们处理用于Cesium的源地形数据可能会使山峰稍微平坦化。这个问题将很快得到纠正，希望在接下来的几个月内完成。

第三，维基百科提供的高度是相对于平均海平面（MSL）的海拔高度。 MSL是一个难以在数学上处理的复杂表面，因此您的geodetic2ecef并没有这样做。相反，像Cesium一样，它假定高度相对于WGS84椭球体，这是一个更好的表面来处理。

NGA有一个网站，可以用来查找MSL相对于WGS84椭球体（也称为大地水准面高度）的高度： http://earth-info.nga.mil/GandG/wgs84/gravitymod/egm96/intpt.html 它报告说，对于珠穆朗玛峰的顶峰（27°59'17" N，86°55'31" E），MSL低于WGS84 28.73米。如果从维基百科报道的峰顶高度中减去该数字，则应该会更接近。

这个页面提供编程计算大地水准面高度的信息：

http://earth-info.nga.mil/GandG/wgs84/gravitymod/egm96/egm96.html

我建议使用15分钟大地水准面高度文件进行插值，而不是从系数计算高度。

还有一些其他与问题无关的注意事项：

Cesium有代码将经纬高（我们称之为Cartographic）转换为笛卡尔坐标。请参见Ellipsoid.cartographicToCartesian。
您可以在CZML中使用cartographicDegrees或cartographicRadians指定坐标，而不是笛卡尔坐标，然后Cesium会自动进行转换。但是，在指定高度时仍然必须调整大地水准面高度。另外，请不要忘记先输入经度。