osgearth实现地心惯性坐标系

### OSGEarth 实现地心惯性坐标系 OSGEarth 是一个用于地球可视化渲染的强大库，支持多种地理空间数据格式和投影方式。要实现地心惯性坐标系 (ECI, Earth-Centered Inertial)，可以通过自定义场景节点以及调整相机位置来模拟 ECI 的特性。 以下是基于 osgEarth 和 OpenSceneGraph 的方法： #### 1. 创建地心惯性坐标系的基础设置 在 osgEarth 中，默认情况下使用的是一种类似于地心固定坐标系 (ECEF, Earth-Centered Earth-Fixed) 的模型[^2]。为了转换到 ECI 坐标系，需要考虑地球的旋转效应并动态更新场景中的物体位置。 ```cpp #include <osg/Geode> #include <osgViewer/Viewer> #include <osgEarth/MapNode> // 初始化地图节点 osg::ref_ptr<osgEarth::Map> map = new osgEarth::Map(); map->setProfile(osgEarth::SpatialReference::create("wgs84")); // 使用 WGS84 投影 map->addLayer(new osgEarth::GeoDataLayer("base", "data/geodata.osgb")); osg::ref_ptr<osgEarth::MapNode> mapNode = new osgEarth::MapNode(map); // 添加至视图器 osgViewer::Viewer viewer; viewer.setSceneData(mapNode); ``` 上述代码片段展示了如何初始化一个基本的地图节点，并加载地理数据层。 --- #### 2. 动态计算 ECI 转换矩阵 由于 ECI 需要考虑地球自转的影响，在每一帧中都需要重新计算当前时间对应的旋转角度。这通常涉及以下步骤： - 获取当前的时间戳 `t`。 - 计算地球自转的角度增量 Δθ = ω * t，其中 ω ≈ 7.292 × 10^-5 rad/s 表示地球自转角速度。 - 构造旋转矩阵 R(t) 并应用到场景对象上。 ```cpp void updateECIMatrix(double timeInSeconds, osg::MatrixTransform* transform) { double omega = 7.292e-5; // 地球自转角速度(rad/s) double theta = omega * timeInSeconds; // 绕 Z 轴构建旋转矩阵 osg::Matrix rotationMatrix; rotationMatrix.makeRotate(theta, osg::Vec3(0, 0, 1)); transform->setMatrix(rotationMatrix); // 更新变换矩阵 } ``` 此函数会在每帧调用一次，以实时更新 ECI 下的对象姿态[^1]。 --- #### 3. 整合动态更新逻辑 将以上逻辑嵌入到主循环中，确保每次绘制时都刷新 ECI 变换矩阵。 ```cpp class ECICallback : public osg::NodeCallback { public: virtual void operator()(osg::Node* node, osg::NodeVisitor* nv) override { auto currentTime = std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>( std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch() ).count(); if (auto* transform = dynamic_cast<osg::MatrixTransform*>(node)) { updateECIMatrix(currentTime, transform); } traverse(node, nv); // 进行子节点遍历 } }; int main() { // ... 上述初始化代码 ... // 创建 MatrixTransform 节点并附加回调 osg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> eciTransform = new osg::MatrixTransform(); eciTransform->setDataVariance(osg::Object::DYNAMIC); // 设置为动态变化 eciTransform->setUpdateCallback(new ECICallback()); // 将其添加到根节点下 mapNode->addChild(eciTransform); // 启动 Viewer 循环 return viewer.run(); } ``` 通过这种方式，可以在 osgEarth 中创建一个随时间演化的地心惯性坐标系。 --- ###