中国地图坐标(GCJ-02)偏移算法破解小史

淩亂°似流年 2022-07-14 23:13 294阅读 0赞

# 中国地图坐标(GCJ-02)偏移算法破解小史 #

2006年，Google开始与AutoNavi合作使用后者所提供的中国地图。这应该是外企首次接触到这个问题。

从2009年开始，中国地图的坐标偏移开始为外界所知。Garmin的用户发现在美国购买的GPS到了中国几乎无法使用，而在中国购买的Garmin产品则没有问题。Google Maps API的使用者发现兴趣点无法被准确标注在中国地图上。更有意思的是，有用户反复就此报告bug给Google，却从未得到任何回应。类似的，Garmin也声称自己没有解决方案，建议客户在需要的情况下在中国境内购买GPS设备。

于此同时，各路豪杰开始尝试破解这种偏移算法。其中有两条路径值得注意：

2010年1月，网友wuyongzheng发现：

> I accidentally found the Chinese version of Google Map[ditu.google.com][] to be able to correlate satellite image with map, and it gives the amount of deviation for any location in China. This URL queries the deviation of 34.29273N,108.94695E (Xi’an):[http://ditu.google.com/maps/vp?spn=0.001,0.001&t=h&z=18&vp=$34.29273,108.94695][http_ditu.google.com_maps_vp_spn_0.001_0.001_t_h_z_18_vp_34.29273_108.94695](seems it’ doesn’t work now)

有了足够的数据，wuyongzheng建议使用回归算法来逼近这个偏移算法：[https://wuyongzheng.wordpress.com/2010/01/22/china-map-deviation-as-a-regression-problem/][https_wuyongzheng.wordpress.com_2010_01_22_china-map-deviation-as-a-regression-problem]

在此之前的尝试都是零星的，针对个别城市的。wuongzheng的这个建议算是在全面系统地解决这个问题上迈出了第一步。

2013年5月，Maxime Guilbot根据这个建议得到4-5米精度的逼近：

[https://github.com/maxime/ChinaMapDeviation][https_github.com_maxime_ChinaMapDeviation]

2013年10月，wuyongzheng自己进行了回归，得到如下结果：

[http://wuyongzheng.github.io/china-map-deviation/paper.html][http_wuyongzheng.github.io_china-map-deviation_paper.html]

Maxime Guibot和wuyongzheng的回归结果基本代表了在黑暗中摸索的最佳结果，因此得到了广泛的注意和应用。

在另一条路径上，2010年4月，[emq project][]增加了一个文件，Converter.java：

[http://emq.googlecode.com/svn/emq/src/Algorithm/Coords/Converter.java][http_emq.googlecode.com_svn_emq_src_Algorithm_Coords_Converter.java]

这段代码可以以很高的精度把WGS-84坐标转换到GCJ-02坐标。

2013年2月，这段代码被网友coolypf注意到，整理后用到了他自己的项目中：

[https://on4wp7.codeplex.com/SourceControl/changeset/view/21483\#353936][https_on4wp7.codeplex.com_SourceControl_changeset_view_21483_353936]

其中的关键代码值得贴在这里：

>     const double pi = 3.14159265358979324;
>     
>             //
>             // Krasovsky 1940
>             //
>             // a = 6378245.0, 1/f = 298.3
>             // b = a * (1 - f)
>             // ee = (a^2 - b^2) / a^2;
>             const double a = 6378245.0;
>             const double ee = 0.00669342162296594323;
>     
>             //
>             // World Geodetic System ==> Mars Geodetic System
>             public static void transform(double wgLat, double wgLon, out double mgLat, out double mgLon)
>             {
>                 if (outOfChina(wgLat, wgLon))
>                 {
>                     mgLat = wgLat;
>                     mgLon = wgLon;
>                     return;
>                 }
>                 double dLat = transformLat(wgLon - 105.0, wgLat - 35.0);
>                 double dLon = transformLon(wgLon - 105.0, wgLat - 35.0);
>                 double radLat = wgLat / 180.0 * pi;
>                 double magic = Math.Sin(radLat);
>                 magic = 1 - ee * magic * magic;
>                 double sqrtMagic = Math.Sqrt(magic);
>                 dLat = (dLat * 180.0) / ((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtMagic) * pi);
>                 dLon = (dLon * 180.0) / (a / sqrtMagic * Math.Cos(radLat) * pi);
>                 mgLat = wgLat + dLat;
>                 mgLon = wgLon + dLon;
>             }

2013年3月，coolypf在自己的博客中介绍了这一段代码：

[http://blog.csdn.net/coolypf/article/details/8686588][http_blog.csdn.net_coolypf_article_details_8686588]

2014年9月，wuyongzheng注意到了coolypf的项目。至此，两条路径合流，坐标偏移问题基本得到了完美解决。

从上面的代码可以看出，相对于WGS－84，GCJ－02一方面采用了不同的参考椭球体(SK-42, Krasovsky。应该属于前苏联影响的遗留)，另一方面引入了高频非线性偏移。

https://www.zhihu.com/question/19806163

[ditu.google.com]: http://ditu.google.com/
[http_ditu.google.com_maps_vp_spn_0.001_0.001_t_h_z_18_vp_34.29273_108.94695]: http://ditu.google.com/maps/vp?spn=0.001,0.001&t=h&z=18&vp=$34.29273,108.94695
[https_wuyongzheng.wordpress.com_2010_01_22_china-map-deviation-as-a-regression-problem]: https://wuyongzheng.wordpress.com/2010/01/22/china-map-deviation-as-a-regression-problem/https://wuyongzheng.wordpress.com/2010/01/22/china-map-deviation-as-a-regression-problem/
[https_github.com_maxime_ChinaMapDeviation]: https://github.com/maxime/ChinaMapDeviation
[http_wuyongzheng.github.io_china-map-deviation_paper.html]: http://wuyongzheng.github.io/china-map-deviation/paper.html
[emq project]: http://emq.googlecode.com/
[http_emq.googlecode.com_svn_emq_src_Algorithm_Coords_Converter.java]: http://emq.googlecode.com/svn/emq/src/Algorithm/Coords/Converter.java
[https_on4wp7.codeplex.com_SourceControl_changeset_view_21483_353936]: https://on4wp7.codeplex.com/SourceControl/changeset/view/21483#353936
[http_blog.csdn.net_coolypf_article_details_8686588]: http://blog.csdn.net/coolypf/article/details/8686588