关于osgEarth中的空间参考系的一些理解

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#osgEarth #空间参考系

于 2023-04-17 13:29:10 首次发布

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文章详细解释了osgEarth中的SpatialReference类，以及空间参考系的基本内容，包括坐标系的选择（地理、投影、地心）和水平、垂直基准面的选择。geocentric指的是地心坐标系，常用于表示地固系的X,Y,Z坐标。同时，文章提到了WGS84作为默认的水平基准，并讨论了不同坐标系之间的转换和组合可能性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

在利用osgEarth进行开发的过程中，尤其是在编写*.earth的过程中，如下：

<map name="test" type="geocentric">
	………………
</map>

你可能会出现跟我类似的疑惑，这个geocentric，到底是个什么东西。
通过翻阅osgEarth2.10的帮助文档（帮助文档是个好东西），会发现这么一个类osgEarth::SpatialReference，顾名思义，翻译成中文，就是空间参考。你还会发现一个出现频率很高的英文缩写，SRS，即Spatial Reference System，即空间参考系。找到这个，就有眉目了。

如何确定一个空间参考系

1 空间参考系应该包含的基本内容

首先强调一点，一个完整的空间参考系，他应该至少要确定两部分内容：

坐标系的选择。
水平和垂直基准面的选择。

因此，确定一个完整的空间参考系，首要的就是解决这两个问题。
坐标系的选择，决定了空间某点位置的表示方式，即用BLH或者XYZ或者XY的表示方式
水平和垂直基准面的选择，确定了该点的值的起算基准，即坐标系的原点的位置和高程的起算位置。

1.1 坐标系的选择

翻阅osgEarth::SpatialReference类，可以发现很多有意思的东西：

virtual bool  isGeographic () const 
//True if this is a geographic SRS (lat/long/msl)  
virtual bool  isGeodetic () const  
//True if this is a geodetic SRS (lat/long/hae) 
virtual bool  isProjected () const  
//True if this is a projected SRS (i.e. local coordinate system) 
virtual bool  isGeocentric () const   
//True if this is a planet-centered system (geocentric/meters) 

const SpatialReference * SpatialReference::getECEF() const 
//弃用:after 2.10 - call getGeocentricSRS() instead

看到这四个函数，以及通过下面的注释，思路就清晰了。
我们先弄清楚，注释中括号里的内容的含义。
lat：纬度
long：经度
msl：距平均海平面高度，即海拔，对应大地水准面
hae：距离参考椭球体的高度，对应参考椭球
geocentric：geocentric coordinate system ，地心坐标系
meters：单位，米
如此一来，我们就清楚了，这个SRS类支持的几种坐标系：

地理坐标系（Geographic）：以实现通过经纬度对地球表面点位引用的坐标系。表现形式为，B代表经度，L代表纬度，H代表高程。（B,L,H）。
投影坐标系（Projected）：投影坐标系使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置，我们截取图片时，就是在投影坐标系。表示形式为（X,Y）。
地心地固坐标系（Geocentric）：而根据getECEF()函数，可以确定，这里的geocentric，指的是地固系，即基于X,Y,Z值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。表现形式为（X,Y,Z）。

1.2 水平和垂直基准面的选择

水平基准面，就是对应的参考椭球的参数（定位和定向），一般就是从参心椭球和质心椭球之中选择，54和80的椭球定义就是参心椭球，而WGS84和CGCS2000就是质心椭球，osgEarth应该默认的WGS84的。
垂直基准面，主要包含的是所谓的大地高（物体到椭球的法线距离）和正高（垂线到大地水准面的距离）
翻阅资料，github上的用户指南

Horizontal Datum
A datum is a reference point (or set of points) against which geospatial measurements are made. The same location on earth can have different coordinates depending on which datum is in use. There are two classes of datum:
A horizontal datum measures positions on the earth. Since the earth is not a perfect sphere or even a perfect ellipsoid, particular datums are usually designed to approximate the shape of the earth in a particular region. Common datums include WGS84 and NAD83 in North America, and ETR89 in Europe.
Vertical Datum
A vertical datum measures elevation. There are several classes of vertical datum; osgEarth supports geodetic (based on an ellipsoid) and geoid (based on a sample set of elevation points around the planet).
osgEarth has the following vertical datums built in:
Geodetic - the default; osgEarth uses the Horizontal datum ellipsoid as a reference
EGM84 geoid
EGM96 geoid - commonly called MSL; used in DTED and KML
EGM2008 geoid
By default, SRS’s in osgEarth use a geodetic vertical datum; i.e., altitude is measured as “height above ellipsoid (HAE)”.

上述内容翻译成中文：

水平基准
基准是针对其地理空间测量制成的参考点（或一组点）。地球上的同一位置可能具有不同的坐标，具体取决于使用的数据。有两类数据：
一个水平基准测量地球上的位置。由于地球不是一个完美的球体，甚至不是一个完美的椭球体，因此通常设计特定的基准面来近似特定区域中地球的形状。常见的基准面包括北美的WGS84和NAD83，以及欧洲的ETR89。
垂直基准
一个垂直基准措施提升。有几类垂直基准；osgEarth 支持大地测量（基于椭球）和大地水准面（基于地球周围高程点的样本集）。
osgEarth 内置了以下垂直基准：
大地测量 - 默认；osgEarth 使用水平基准椭球作为参考
EGM84大地水准面
EGM96 大地水准面 - 通常称为MSL；在 DTED 和 KML 中使用
EGM2008大地水准面
默认情况下，osgEarth 中的 SRS 使用大地垂直基准；即，高度被测量为“椭球以上的高度（HAE）”。

根据上述内容，就很明确了，在默认的情况下，垂直基准为大地高程，而水平基准，是质心椭球。