GIS融合之路（三）CesiumJS和ThreeJS相机同步
2025年07月30日 16:21

同样在这篇文章开始前重申一下：山海鲸并没有使用ThreeJS引擎。但由于ThreeJS引擎使用广泛，下文中直接用ThreeJS同CesiumJS的整合方案代替山海鲸中3D引擎和CesiumJS整合。

系列传送门：

山海鲸可视化：GIS融合之路（一）技术选型CesiumJS/loaders.gl/iTowns

山海鲸可视化：GIS融合之路（二）CesiumJS和ThreeJS深度缓冲区整合

按照惯例，文章开始前先自夸，大家可以参考一下山海鲸中相机整合的效果。详细的内容可以前往这篇视频教程：

【山海鲸可视化GIS系统】第九课 GIS相机控制

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相机的整合分为三个部分，分别是：

同步相机fov
同步相机位置
同步相机方向

一、同步相机fov

我们先来处理最简单的相机fov，我们先看下相机的fov是什么：

相机的fov示意

可以看出，相机的fov就是相机的视角宽度和高度，我们日常所说的广角相机、鱼眼相机就是fov很大的相机。而相机主要有两个fov参数，一个是横向的vfov，一个是纵向的hfov，因此我们只需要把两个相机自己的fov对应设置上即可，我们先看一下两边的文档中分别怎么描述自己的fov的：

CesiumJS中的fov

ThreeJS中的fov

此处一定要敲黑板，fov本身是一个很简单的概念，理论上直接同步两边相机的fov就可以完成。但这里面起码有两个坑，一个是Cesium用的是radians，而threejs用的是degrees，需要做一次转换。另外 CesiumJS有两个fov，和threejs对应的是fovy。这两个问题处理好了就简单了，代码也很简单。

THREE.camera.fov = Cesium.Math.toDegrees(CESIUM.viewer.camera.frustum.fovy)

当然山海鲸采用的是双向同步，反过来的话只需要根据文档内容将山海鲸引擎的fov赋值给CESIUM即可。

二、同步相机位置

搞定了相机fov，下一步就是同步相机的位置。同步相机位置就得先了解一下Cesium的坐标系，我们主要要用到Cesium的两套坐标系，一个是地心坐标，一个是经纬度坐标系。这两个坐标系间Cesium提供了标准的转换方法。

而Cesium同Threejs的坐标转换时，Threejs使用的坐标系对应在Cesium中实际上是东北上坐标系，这两个坐标系的关系如图所示：

Cesium三种坐标系

Cesium也提供的标准的函数来获得东北上坐标系和地心坐标系的转换矩阵，因此我们可以通过如下代码将Threejs中的坐标转换为Cesium中的地心坐标系，同理也可以反过来将Cesium中的地心坐标系转换为东北天坐标系，也就是threejs中的坐标系，实现坐标系的双向转换。

let origin = Cesium.Cartographic.toCartesian(originCartographic)
let transform = Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame(origin);
let result1 = Cesium.Matrix4.multiplyByPoint(transform, cameraPosition);

山海鲸中需要提供了两种控制方式，一种是控制Threejs相机同步到Cesium相机中，一种是控制Cesium相机同步到Threejs中。所以最后值得注意的就是在第一种方式中需要将Cesium相机自己的控制个关闭掉，这个也很简单，只需要调用以下代码即可：

scene.screenSpaceCameraController.enableInputs = false;

最后，值得注意的是Cesium除了提供3d球面绘制模式（ Cesium.SceneMode.SCENE3D）以外，还提供了2.5d的绘制模式（Cesium.SceneMode.COLUMBUS_VIEW），在COLUMBUS_VIEW的模式下，则需要做一步web墨卡托坐标的投影才能够完成坐标转换。

好了至此，我们终于实现了双向的相机同步。完成了这些，GIS系统算是正式可以在山海鲸中使用了。而且后面的章节我们会提到，山海鲸开放了整合CesiumJS的接口，因此只需要开启反向相机同步，即可无缝的将之前的CesiumJS代码迁移过来了。虽然整合成功了，但是CesiumJS依然是CesiumJS的样子，并没有任何变化，如果是这样，为什么不直接用CesiumJS，干嘛还有整合呢？