[FOSS4G 2025 Japan] CesiumJSで月を替えてみた

2025/10/12（土）に専修大学生田キャンパスで開催された FOSS4G 2025 Japan でのショートプレゼン枠での発表に使用した資料です。

資料中のリンクは以下
・p.5 Sandcatsle
・p.7 Cesium Documentation - Simon1994PlanetaryPositions
・p.15 https://moon-swapper2-f79920.gitlab.io/
・p.16 https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons/

Transcript

1. CesiumJSで月を替えてみた
2. 自己紹介 ・星野 友昭 ・アジア航測株式会社 / OSGeo.JP運営委員 ・主に官公庁のお客様向けに WebGIS等の受託開発 ・最近は仕事ではあまりコード書いてないので趣味で書いてます 今日の発表は個人的な発表であり、所属する組織・事業内容とは一切関係ありません
3. Cesiumで月を見上げたこと ありますか？
5. Cesiumの空にはひっそり月がいる ・CesiumJSでは 　で月が表示される（デフォルト） viewer.scene.moon.show = true Sandcatsle
6. 月を替えてみたい ・Cesium上の月太陽と同様に、時間によって位置が移動する 　⇛何かしらの計算で位置を決めているはず …… ・月の位置座標を算出 できれば、 　その場所に3Dモデルを配置して、月を別のものに替えられるのでは？
7. 月の位置の計算 ・Cesiumは内部で「Simon1994PlanetaryPositions」というクラスを使用 　⇛天文学的な式をもとに、 ICRF（国際天文基準座標系）上での月の位置を計算 実査に呼び出す関数： Cesium Documentation - Simon1994PlanetaryPositions const posECEF = Cesium.Simon1994PlanetaryPositions .computeMoonPositionInEarthInertialFrame(julianDate, result) 引数： julianDate: number 月の位置を計算するユリウス日。 返り値： Cartesian3 地心慣性系における月の位置 (メートル単位 )。
8. ICRF と ECEF ICRF（国際天文基準座標系 / International Celestial Reference Frame） 　地球の自転に影響されない宇宙固定座標系。Cesiumでは月や惑星などの位置計算に使用。太陽系重心。 　CesiumではGCRF（地心慣性座標系） を使っている ECEF（地心地球固定座標系 / Earth-Centered, Earth-Fixed） 　地球に固定された座標系。地球の自転に合わせて回る。 　Cesiumの内部表示座標系に使用。 ⇛Cesium上で表示するためにはICRF→ECEFへの変換が必要
9. ICRFとGCRF ICRF GCRF 名称 国際天文基準座標系 International Celestial Reference Frame 地心天体座標系 Geocentric Celestial Reference Frame 原点 太陽系重心 地球重心 座標軸 準クエーサ方向（銀河系外天体）に固定 ICRF軸とほぼ一致（差は非常に小さい） 違い 原点が太陽系重心にある 原点が地球にある
10. ICRF → ECEFへの座標変換 ⇛ 結果はECEF（地球固定座標）での位置（＝ Cesium上の実表示位置） // 指定した時刻におけるICRF → ECEF に変換用の回転行列を返す。 const rot = Transforms.computeIcrfToFixedMatrix(time); // 回転行列と月のICRF座標でECEF座標を返す const posECEF = Matrix3.multiplyByVector(rot, posICRF);
11. 月を替えてみる
12. 月のかわりを用意する ・CesiumではglTF形式の3Dモデルを読み込める 　⇛glTF形式で3Dモデルを作成する glTF（GL Transmission Format） 　3Dモデルを軽量かつ高速に扱えるオープンフォーマット。 　JSON＋バイナリで構成され、 WebやAR/VRなどで利用される。
14. 3Dモデルを月の位置に配置してみる ・モデルを月と同じ座標に entityとして配置 ・取得したECEF座標を CallbackProperty で更新 ⇛ 時間の変化に合わせて位置も更新 const entity = viewer.entities.add({ position: new Cesium.CallbackProperty((time) => { const p = moonPositionFixed(time); if (p) lastPos = p; return lastPos; }, false), model: { uri: "/models/jupiter.glb", scale: 142984000/2 } }); 3Dモデルを指定 取得したECEF座標を CallbackProperty で更新 木星の直径 142,984km ※今回 3Dモデルを直径 2mで 作っているので 1/2にする
15. 結果 https://moon-swapper2-f79920.gitlab.io/
16. まとめ ・月の座標はCesiumではSimon1994PlanetaryPositionsクラスで計算している。 ・glTF形式の3Dモデルを使えば好きなモデルに差し替え可能 展望： ・外部で公開されているの ICRF（GCRF）の座標データを用いれば、 　月の軌道だけでなく様々な天体や衛星を差し替えられそう 　例： NASA JPL Horizons System（https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons/）