各坐标系简介与转换
2018-06-28 本文已影响24人
JourWon
背景：从GPS和北斗卫星定位得到的定位数据采用的都是WGS84坐标系，即地球坐标系，但是国内不管是高德地图、百度地图采用的并不是WGS84坐标系，所以需要经过转换后才能使用，前端用百度API提供的方法转换速度较慢。通过网上搜索收集资料，然后自己编写代码测试，总结了一下有关坐标系简介与转换的知识，分享给大家！
1.各坐标系简介
-
WGS84坐标系
即地球坐标系，国际上通用的坐标系。
设备一般包含GPS芯片或者北斗芯片获取的经纬度为WGS84地理坐标系。谷歌地图采用的是WGS84地理坐标系（中国范围除外,谷歌中国地图采用的是GCJ02地理坐标系。) -
GCJ02坐标系
即火星坐标系，WGS84坐标系经加密后的坐标系。
出于国家安全考虑，国内所有导航电子地图必须使用国家测绘局制定的加密坐标系统，即将一个真实的经纬度坐标加密成一个不正确的经纬度坐标。 -
BD09坐标系
即百度坐标系，GCJ02坐标系经加密后的坐标系。搜狗坐标系、图吧坐标系等，估计也是在GCJ02基础上加密而成的。 -
各主流地图API采用的坐标系
高德MapABC地图API 火星坐标
腾讯搜搜地图API 火星坐标
阿里云地图API 火星坐标
灵图51ditu地图API 火星坐标百度地图API 百度坐标
搜狐搜狗地图API 搜狗坐标
图吧MapBar地图API 图吧坐标
2.各坐标系转换
2.1坐标点实体类
/**
* Description: 坐标点
*
* @author JourWon
* @date Created on 2018年6月19日
*/
public class Point implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 3584864663880053897L;
/**
* 经度
*/
private double lng;
/**
* 纬度
*/
private double lat;
2.2各坐标系转换工具类
package com.jourwon.util;
import com.jourwon.pojo.Point;
/**
* Description: 各坐标系之间的转换工具类
*
* @author JourWon
* @date Created on 2018年6月19日
*/
public class CoordinateTransformUtils {
// 圆周率π
private static final double PI = 3.1415926535897932384626D;
// 火星坐标系与百度坐标系转换的中间量
private static final double X_PI = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0D;
// Krasovsky 1940
// 长半轴a = 6378245.0, 1/f = 298.3
// b = a * (1 - f)
// 扁率ee = (a^2 - b^2) / a^2;
// 长半轴
private static final double SEMI_MAJOR = 6378245.0D;
// 扁率
private static final double FLATTENING = 0.00669342162296594323D;
// WGS84=>GCJ02 地球坐标系=>火星坐标系
public static Point wgs84ToGcj02(double lng, double lat) {
if (outOfChina(lng, lat)) {
return new Point(lng, lat);
}
double[] offset = offset(lng, lat);
double mglng = lng + offset[0];
double mglat = lat + offset[1];
return new Point(mglng, mglat);
}
// GCJ02=>WGS84 火星坐标系=>地球坐标系(粗略)
public static Point gcj02ToWgs84(double lng, double lat) {
if (outOfChina(lng, lat)) {
return new Point(lng, lat);
}
double[] offset = offset(lng, lat);
double mglng = lng - offset[0];
double mglat = lat - offset[1];
return new Point(mglng, mglat);
}
// GCJ02=>WGS84 火星坐标系=>地球坐标系（精确）
public static Point gcj02ToWgs84Exactly(double lng, double lat) {
if (outOfChina(lng, lat)) {
return new Point(lng, lat);
}
double initDelta = 0.01;
double threshold = 0.000000001;
double dLat = initDelta, dLon = initDelta;
double mLat = lat - dLat, mLon = lng - dLon;
double pLat = lat + dLat, pLon = lng + dLon;
double wgsLat, wgsLng, i = 0;
while (true) {
wgsLat = (mLat + pLat) / 2;
wgsLng = (mLon + pLon) / 2;
Point point = wgs84ToGcj02(wgsLng, wgsLat);
dLon = point.getLng() - lng;
dLat = point.getLat() - lat;
if ((Math.abs(dLat) < threshold) && (Math.abs(dLon) < threshold))
break;
if (dLat > 0)
pLat = wgsLat;
else
mLat = wgsLat;
if (dLon > 0)
pLon = wgsLng;
else
mLon = wgsLng;
if (++i > 10000)
break;
}
return new Point(wgsLng, wgsLat);
}
// GCJ-02=>BD09 火星坐标系=>百度坐标系
public static Point gcj02ToBd09(double lng, double lat) {
double z = Math.sqrt(lng * lng + lat * lat) + 0.00002 * Math.sin(lat * X_PI);
double theta = Math.atan2(lat, lng) + 0.000003 * Math.cos(lng * X_PI);
double bd_lng = z * Math.cos(theta) + 0.0065;
double bd_lat = z * Math.sin(theta) + 0.006;
return new Point(bd_lng, bd_lat);
}
// BD09=>GCJ-02 百度坐标系=>火星坐标系
public static Point bd09ToGcj02(double lng, double lat) {
double x = lng - 0.0065;
double y = lat - 0.006;
double z = Math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * Math.sin(y * X_PI);
double theta = Math.atan2(y, x) - 0.000003 * Math.cos(x * X_PI);
double gcj_lng = z * Math.cos(theta);
double gcj_lat = z * Math.sin(theta);
return new Point(gcj_lng, gcj_lat);
}
// WGS84=>BD09 地球坐标系=>百度坐标系
public static Point wgs84ToBd09(double lng, double lat) {
Point point = wgs84ToGcj02(lng, lat);
return gcj02ToBd09(point.getLng(), point.getLat());
}
// BD09=>WGS84 百度坐标系=>地球坐标系
public static Point bd09ToWgs84(double lng, double lat) {
Point point = bd09ToGcj02(lng, lat);
return gcj02ToWgs84(point.getLng(), point.getLat());
}
/**
* Description: 中国境外返回true,境内返回false
* @param lng 经度
* @param lat 纬度
* @return
*/
public static boolean outOfChina(double lng, double lat) {
if (lng < 72.004 || lng > 137.8347)
return true;
if (lat < 0.8293 || lat > 55.8271)
return true;
return false;
}
// 经度偏移量
private static double transformLng(double lng, double lat) {
double ret = 300.0 + lng + 2.0 * lat + 0.1 * lng * lng + 0.1 * lng * lat + 0.1 * Math.sqrt(Math.abs(lng));
ret += (20.0 * Math.sin(6.0 * lng * PI) + 20.0 * Math.sin(2.0 * lng * PI)) * 2.0 / 3.0;
ret += (20.0 * Math.sin(lng * PI) + 40.0 * Math.sin(lng / 3.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
ret += (150.0 * Math.sin(lng / 12.0 * PI) + 300.0 * Math.sin(lng / 30.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
return ret;
}
// 纬度偏移量
private static double transformLat(double lng, double lat) {
double ret = -100.0 + 2.0 * lng + 3.0 * lat + 0.2 * lat * lat + 0.1 * lng * lat
+ 0.2 * Math.sqrt(Math.abs(lng));
ret += (20.0 * Math.sin(6.0 * lng * PI) + 20.0 * Math.sin(2.0 * lng * PI)) * 2.0 / 3.0;
ret += (20.0 * Math.sin(lat * PI) + 40.0 * Math.sin(lat / 3.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
ret += (160.0 * Math.sin(lat / 12.0 * PI) + 320 * Math.sin(lat * PI / 30.0)) * 2.0 / 3.0;
return ret;
}
// 偏移量
public static double[] offset(double lng, double lat) {
double[] lngLat = new double[2];
double dlng = transformLng(lng - 105.0, lat - 35.0);
double dlat = transformLat(lng - 105.0, lat - 35.0);
double radlat = lat / 180.0 * PI;
double magic = Math.sin(radlat);
magic = 1 - FLATTENING * magic * magic;
double sqrtmagic = Math.sqrt(magic);
dlng = (dlng * 180.0) / (SEMI_MAJOR / sqrtmagic * Math.cos(radlat) * PI);
dlat = (dlat * 180.0) / ((SEMI_MAJOR * (1 - FLATTENING)) / (magic * sqrtmagic) * PI);
lngLat[0] = dlng;
lngLat[1] = dlat;
return lngLat;
}
}
3.测试
/**
* Description: 坐标系转换工具测试类
*
* @author JourWon
* @date Created on 2018年6月19日
*/
public class CoordinateTransformUtilsTest {
/**
* Description: 地球坐标系 =>火星坐标系、百度坐标系
*/
@Test
public void test01() {
// 广州市中大地铁站
Point point = new Point(113.28749670783887D, 23.094783676708065D);
System.out.println("地球坐标系 : " + point);
Point wgs84ToGcj02 = CoordinateTransformUtils.wgs84ToGcj02(point.getLng(), point.getLat());
System.out.println("火星坐标系 : " + wgs84ToGcj02);
Point wgs84ToBd09 = CoordinateTransformUtils.wgs84ToBd09(point.getLng(), point.getLat());
System.out.println("百度坐标系 : " + wgs84ToBd09);
}
/**
* Description: 火星坐标系=>地球坐标系、百度坐标系
*/
@Test
public void test02() {
// 广州市珠江新城地铁站
Point point = new Point(113.321171D, 23.119285D);
System.out.println("火星坐标系 : " + point);
Point wgs84ToGcj02 = CoordinateTransformUtils.gcj02ToWgs84(point.getLng(), point.getLat());
System.out.println("地球坐标系 : " + wgs84ToGcj02);
Point wgs84ToBd09 = CoordinateTransformUtils.gcj02ToBd09(point.getLng(), point.getLat());
System.out.println("百度坐标系 : " + wgs84ToBd09);
}
/**
* Description: 百度坐标系=>地球坐标系、火星坐标系
*/
@Test
public void test03() {
// 广州市体育西路地铁站
Point point = new Point(113.328035D, 23.136929D);
System.out.println("百度坐标系 : " + point);
Point wgs84ToGcj02 = CoordinateTransformUtils.bd09ToWgs84(point.getLng(), point.getLat());
System.out.println("地球坐标系 : " + wgs84ToGcj02);
Point wgs84ToBd09 = CoordinateTransformUtils.bd09ToGcj02(point.getLng(), point.getLat());
System.out.println("火星坐标系 : " + wgs84ToBd09);
}
}
