WGS84、GCJ02、BD09坐标系互转

雨点打透心脏的1/2处 2021-10-09 08:44 654阅读 0赞

# 各坐标系简介与转换，包括WGS84（地球坐标系）、GCJ02（火星坐标系）和BD09（百度坐标系） #

# 一、各坐标系简介与转换 #

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
 *  这里介绍几个常用的在线坐标工具 [高德开放平台][Link 1] [百度拾取坐标系统][Link 2] [在线坐标转换工具][Link 3]

## 2.各坐标系转换 ##

2.1坐标点实体类

package com.cennavi.audi_data_collect.bean;
    
    import java.io.Serializable;
    
    /** * 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;
    
    	
    	 public Point(double lng, double lat ) {   
    	        setLat(lat);  
    	        setLng(lng);  
    	    }  
    	public double getLng() { 
    		return lng;
    	}
    
    	public void setLng(double lng) { 
    		this.lng = lng;
    	}
    
    	public double getLat() { 
    		return lat;
    	}
    
    	public void setLat(double lat) { 
    		this.lat = lat;
    	}
    
    	public static long getSerialversionuid() { 
    		return serialVersionUID;
    	}
    }

### 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);
    	}
    
    }

[Link 1]: http://lbs.amap.com/console/show/picker
[Link 2]: http://api.map.baidu.com/lbsapi/getpoint/index.html
[Link 3]: http://mapclub.cn/archives/2168