数字孪生园区场景中的坐标知识

在开发数字孪生可视化项目时，经常会遇到各种坐标相关的问题可能会导致交付项目的效率降低。关于坐标，可能有这些问题：

① 什么是坐标系？低代码ThingJS用的是哪种坐标系？

② 在场景中需要什么信息才能确定某个对象的位置？

本期我们重点讲解一下园区场景中的坐标知识。

坐标（系）的基础概念、分类以及轴心点

基础概念及分类

从空间维度出发，坐标系大体可以分为两大类：平面坐标系、空间坐标系。坐标也会有相应的表达方式。

① 平面坐标系

② 空间（直角）坐标系

低代码ThingJS的坐标系是右手坐标系，即Y轴朝上， Z轴朝向屏幕外，如下图：

和空间直角坐标系不同的地方是三个轴的方向不一样。把右手放在原点的位置，使大拇指、食指和中指互成直角，把大拇指指向x轴的正方向，食指指向y轴的正方向时，中指所指的方向就是z轴的正方向。

对比看看 3DsMax 里的坐标系：

可以看出如果要把 Max 里的坐标 [x1,y1,z1] 转换到 ThingJS 中需要 y 与z 互换后再取反，如下图：

轴心点

园区里摆放的物体可能是规则的，也可能是不规则的。为了更好地对控制一个物体的位置并进行缩放 / 旋转，在表达一个物体的坐标时，我们会用这个物体的"轴心点"来代表这个物体的位置。简单说就是对象的轴心点就是对象自身坐标系的原点。

例如：这是园区中的一棵树，放缩时如果轴心点在地上，整棵树可以向上缩放。

如果轴心点在中心，就会不方便控制，根部会扎到地里。如下图：

再比如，一个雷达的轴心点应该旋转轴中心，以方便进行旋转的控制。如果轴心点在盖上，想一想就觉得很复杂....

坐标系的分类

基于"右手坐标系"都有哪些分类？在不同的使用场景下，选择合适的坐标系会让我们事半功倍。

1、世界坐标系

世界坐标系又称全局坐标系或绝对坐标系。当场景（注意不是指园区）创建后，在整个场景空间中标绘一个位置，此时场景空间的坐标系就是世界坐标系。

物体在世界坐标系下的坐标就是该物体的绝对坐标。

使用场景：物体是独立的，它的运动不受场景中其他物体的影响，只和整个场景有关系。

2、父物体坐标系

当在场景中创建了园区，在园区下放置一个飞机，飞机是园区的子物体，想在园区的坐标系下，设置飞机的位置，这时使用的园区的坐标系，就是飞机的父物体坐标系。

PS：当场景中只有一个园区时，以园区为参考建立的坐标系 = 世界坐标系，也就是说：飞机在世界坐标系的坐标和父物体下的坐标值是一致的。

使用场景：一个物体的运动受到另外一个物体的影响，这时就可以以“另外一个物体”为参考建立一个坐标系，作为该物体的父物体坐标系。

相对坐标

除了世界坐标系，其他所有的坐标系，其实都有"相对"的概念在里边。以任何物体为参考描述其他物体相对于该物体的空间位置即为

相对坐标

。

一个物体的绝对坐标只能有一个，相对坐标可以有无数个。

3、自身坐标系

有时候我们也希望在以自身作为坐标系统下控制。比如，飞机向前飞行20米，就是在自身坐标系下设置坐标[0,0,20]（物体自身的z轴正向，可以理解为是物体正面的方向，比如我们面部的朝向）。

所以文章开头的问题在看到某个对象位置的坐标时比如 [5,18,10]（假设坐标是 ThingJS 标准的右手坐标系下的坐标），还需要什么信息才能确定这个对象的位置呢？首先要知道，这个坐标是绝对坐标还是相对坐标。其次，如果是相对坐标，还要知道它是相对于谁的坐标。

弄清楚了以上信息，就能确定这个对象的位置。