simgear/canvas/elements/map/projection.hxx

   1 // Geographic projections for Canvas map element
   2 //
   3 // Copyright (C) 2012  Thomas Geymayer <tomgey@gmail.com>
   4 //
   5 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   6 // modify it under the terms of the GNU Library General Public
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   9 //
  10 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
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  16 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  17 // Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA
  18
  19 #ifndef CANVAS_MAP_PROJECTION_HXX_
  20 #define CANVAS_MAP_PROJECTION_HXX_
  21
  22 #include <simgear/math/SGMisc.hxx>
  23
  24 namespace simgear
  25 {
  26 namespace canvas
  27 {
  28
  29   /**
  30    * Base class for all projections
  31    */
  32   class Projection
  33   {
  34     public:
  35       struct ScreenPosition
  36       {
  37         ScreenPosition() {}
  38
  39         ScreenPosition(double x, double y):
  40           x(x),
  41           y(y)
  42         {}
  43
  44         double x, y;
  45       };
  46
  47       virtual ~Projection() {}
  48
  49       void setScreenRange(double range)
  50       {
  51         _screen_range = range;
  52       }
  53
  54       virtual ScreenPosition worldToScreen(double x, double y) = 0;
  55
  56     protected:
  57
  58       double _screen_range;
  59   };
  60
  61   /**
  62    * Base class for horizontal projections
  63    */
  64   class HorizontalProjection:
  65     public Projection
  66   {
  67     public:
  68
  69       HorizontalProjection():
  70         _cos_rot(1),
  71         _sin_rot(0),
  72         _range(5)
  73       {
  74         setScreenRange(200);
  75       }
  76
  77       /**
  78        * Set world position of center point used for the projection
  79        */
  80       void setWorldPosition(double lat, double lon)
  81       {
  82         _ref_lat = SGMiscd::deg2rad(lat);
  83         _ref_lon = SGMiscd::deg2rad(lon);
  84       }
  85
  86       /**
  87        * Set up heading
  88        */
  89       void setOrientation(float hdg)
  90       {
  91         hdg = SGMiscf::deg2rad(hdg);
  92         _sin_rot = sin(hdg);
  93         _cos_rot = cos(hdg);
  94       }
  95
  96       void setRange(double range)
  97       {
  98         _range = range;
  99       }
 100
 101       /**
 102        * Transform given world position to screen position
 103        *
 104        * @param lat   Latitude in degrees
 105        * @param lon   Longitude in degrees
 106        */
 107       ScreenPosition worldToScreen(double lat, double lon)
 108       {
 109         lat = SGMiscd::deg2rad(lat);
 110         lon = SGMiscd::deg2rad(lon);
 111         ScreenPosition pos = project(lat, lon);
 112         double scale = _screen_range / _range;
 113         pos.x *= scale;
 114         pos.y *= scale;
 115         return ScreenPosition
 116         (
 117           _cos_rot * pos.x - _sin_rot * pos.y,
 118          -_sin_rot * pos.x - _cos_rot * pos.y
 119         );
 120       }
 121
 122     protected:
 123
 124       /**
 125        * Project given geographic world position to screen space
 126        *
 127        * @param lat   Latitude in radians
 128        * @param lon   Longitude in radians
 129        */
 130       virtual ScreenPosition project(double lat, double lon) const = 0;
 131
 132       double  _ref_lat,
 133               _ref_lon,
 134               _cos_rot,
 135               _sin_rot,
 136               _range;
 137   };
 138
 139   /**
 140    * Sanson-Flamsteed projection, relative to the projection center
 141    */
 142   class SansonFlamsteedProjection:
 143     public HorizontalProjection
 144   {
 145     protected:
 146
 147       virtual ScreenPosition project(double lat, double lon) const
 148       {
 149         double d_lat = lat - _ref_lat,
 150                d_lon = lon - _ref_lon;
 151         double r = getEarthRadius(lat);
 152
 153         ScreenPosition pos;
 154
 155         pos.x = r * cos(lat) * d_lon;
 156         pos.y = r * d_lat;
 157
 158         return pos;
 159       }
 160
 161       /**
 162        * Returns Earth radius at a given latitude (Ellipsoide equation with two
 163        * equal axis)
 164        */
 165       float getEarthRadius(float lat) const
 166       {
 167         const float rec  = 6378137.f / 1852;      // earth radius, equator (?)
 168         const float rpol = 6356752.314f / 1852;   // earth radius, polar   (?)
 169
 170         double a = cos(lat) / rec;
 171         double b = sin(lat) / rpol;
 172         return 1.0f / sqrt( a * a + b * b );
 173       }
 174   };
 175
 176 } // namespace canvas
 177 } // namespace simgear
 178
 179 #endif /* CANVAS_MAP_PROJECTION_HXX_ */