认识 Cesium 中的笛卡尔坐标系

1. 坐标系绘制效果

三维笛卡尔坐标系，也称之为 世界坐标系 ，坐标系的示意图示如下图所示：它以 地球的几何中心 为原点，x 轴指向 赤道平面和本初子午线的交点 （0 度经线），y 轴指向 赤道平面和 90 度经线(东经)的交点 ，z 轴指向 北极 。坐标点可以使用 Cesium.Cartesian3 来表示，单位为 米 。

注：经线从本初子午线向东、向西各为 0~180 度，东经为正，西经为负，纬度（ 任意一点的纬度为该点的半径与赤道平面的夹角 ）是以赤道为 0 度，向北、向南各为 0~90 度，向北为正，向南为负。我们在绘制坐标的示意线时注意正负号。

2. 代码实现

首先，我们利用 Cesium.DebugModelMatrixPrimitive 类先绘制出 x、y、z坐标轴 及坐标系 原点 ，然后，为了表示坐标系的定义，我们将 赤道 和 本初子午线 （0 度经线）也绘制了出来，具体的代码如下图所示：

注：代码参考了官方示例： https://sandcastle.cesium.com/?src=Parallels%20and%20Meridians.html&label=All

function addThreeDimensionalCartesianCoordinateSystem() {
  //添加坐标轴
  const DEFAULT_AXIS_LENGTH = 10000000.0;
  viewerRef.value.scene.primitives.add(
    new DebugModelMatrixPrimitive({
      length: DEFAULT_AXIS_LENGTH, //坐标轴的长度，单位是米。默认值为10000000.0
      width: 10.0, //坐标轴的宽度，单位是像素，默认值为2.0
    })
  );
  const LabelHeight = DEFAULT_AXIS_LENGTH * 1.02;
  //添加原点文字
  // addCoordinateLabel(Cartesian3.ZERO, "原点");
  const ZERO_OFFSET = -0.03 * DEFAULT_AXIS_LENGTH;
  const zeroLabel = createLabel(
    new Cartesian3(ZERO_OFFSET, ZERO_OFFSET, ZERO_OFFSET),
    "原点"
  );
  viewerRef.value.entities.add(zeroLabel);
  //添加坐标轴x文字标签
  const xLabel = createLabel(new Cartesian3(LabelHeight, 0.0, 0.0), "x");
  viewerRef.value.entities.add(xLabel);
  //添加坐标轴y文字标签
  const yLabel = createLabel(new Cartesian3(0.0, LabelHeight, 0.0), "y");
  viewerRef.value.entities.add(yLabel);
  //添加坐标轴z文字标签
  const zLabel = createLabel(new Cartesian3(0.0, 0.0, LabelHeight), "z");
  viewerRef.value.entities.add(zLabel);
  //绘制赤道线，即0度纬线
  const equator = createParallel(0, Color.BLUE);
  viewerRef.value.entities.add(equator);
  //添加赤道线文字标签
  const equatorLabel = createLabel(
    Cartesian3.fromDegrees(45.0, 0.0, 300000.0),
    "赤道"
  );
  viewerRef.value.entities.add(equatorLabel);
  //绘制本初子午线，即0度经线
  const primeMeridian = createMeridian(0, Color.RED);
  viewerRef.value.entities.add(primeMeridian);
  //添加本初子午线文字标签
  const primeMeridianLabel = createLabel(
    Cartesian3.fromDegrees(0.0, 20.0, 300000.0),
    "本初子午线"
  );
  viewerRef.value.entities.add(primeMeridianLabel);
  //添加90度经线
  const meridian90 = createMeridian(90, Color.YELLOW);
  viewerRef.value.entities.add(meridian90);
  //添加90度经线
  const meridian90Label = createLabel(Cartesian3.fromDegrees(90.0, 20.0, 300000.0),
    "90度经线");
  viewerRef.value.entities.add(meridian90Label);
}

3. 对比 WGS84 坐标系

与三维笛卡尔坐标系相比:

1. WGS84 坐标系的坐标原点为地球质心，因此它被称为 地心坐标系 （CGCS 2000也是地心坐标系），而三维笛卡尔坐标系是以椭球体的几何中心为原点，也叫 参心坐标系 （地心、参心坐标系详见 https://www.cnblogs.com/arxive/p/9905026.html 一文的介绍 ）；
2. 三维笛卡尔坐标系以 OXYZ 来表示，单位为 米 ；而WGS84坐标系则使用经度、纬度和高程来表示，经、纬度单位为 度 ，高程为 米 ；
3. 在 Cesium 中，我们常用 Cesium.Cartesian3(x,y,z) 来表示三维笛卡尔坐标系坐标；而使用 Cesium.Cartographic(longitude,latitude,height)