Java【代码分享 04】坐标系说明+WGS84\GCJ02\BD09坐标系转换工具+Java坐标系转换及验证源代码分享（粘贴可用）

Love The Way You Lie 2023-10-01 11:27 2阅读 0赞

## 1. 坐标系说明 ##

开发地图应用服务时，一定会接触到各种坐标系，而保证坐标系的正确与合理是一切数据分析的前提，总的来说，坐标系可以分为两大类：地理坐标系GCS（Geographic Coordinate System）和投影坐标系PCS（Projected Coordinate System），地理坐标系进行地图投影后就变成了投影坐标系。例如我们常见的世界地图，使用的就是一种墨卡托投影。

![在这里插入图片描述][f97ac2f29fa84e7498af48f707c79212.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][a34aacbd444541f08f6589adc7e1ac1b.png_pic_center]  
其中地理坐标系又可分为`参心坐标系`和`地心坐标系`，常见的参心坐标系北京54、西安80，常见的地心坐标系有WGS84、GCJ02、BD09、GCS2000。

### 1.1 WGS84（World Geodetic System 1984） ###

WGS84 是为 GPS 全球定位系统建立的坐标系统，是世界上第一个统一的地心坐标系，因此也被称为`大地坐标系`、`原始坐标系`。一般通过 GPS 记录仪记录下来的经纬度，就是基于 WGS84 坐标系的数据。Google 和高德地图定位的的经纬度（国外）都是基于WGS84坐标系的；但是在国内是不允许直接用 WGS84 坐标系标注的，必须经过加密后才能使用。

### 1.2 GCJ02（国家测量局02号标准） ###

GCJ02 是由中国国家测绘局制订的地理信息系统的坐标系统，是在 WGS84 经纬度的基础上执行加密算法而成。因为 GPS 得到的经纬度直接在 GCJ02 坐标系下会定位到错误的地点，有种到了火星的感觉，因此在坊间也将 GCJ-02 戏称为火星坐标系。

国测局规定，国内出版的各种地图系统（包括电子形式），必须至少采用 GCJ02 对地理位置进行首次加密的坐标系，腾讯（搜搜）地图、阿里云地图、Google和高德（国内）都是使用 GCJ02 坐标系，可以说 GCJ02 是国内最广泛使用的坐标系。

### 1.3 BD09（百度坐标系09） ###

BD09 是在 GCJ02 坐标系的基础上再次加密偏移后形成的坐标系，官方解释为进一步保护用户隐私，当前只适用于百度地图。

GPS经纬度是`39°54'26.2"N 116°23'28.4"E`，转化为度的单位就是`39.907270 116.391213`（小数部分 = 分 / 60 + 秒 / 3600）

## 2. 坐标系转换 ##

*  国测局规定：互联网地图在国内必须至少使用 GCJ02 进行首次加密，不允许直接使用 WGS84 坐标下的地理数据，同时任何坐标系均不可转换为 WGS84 坐标。因此不存在将 GCJ02 坐标转换为 WGS84 坐标的官方转换方法。
 *  目前百度 API 提供了从其它坐标系转换为 BD09 坐标系的 API，但却没有从 BD09 坐标系转为其他坐标系的API。

### 2.1 WGS84转换 ###

[WGS84转换测试工具][WGS84] 可将 WGS84 转换成 GCJ02、BD09ll 坐标系：

![在这里插入图片描述][941779ef46844ff19c2611e29af0bfa7.png_pic_center]

### 2.2 高德坐标系转换 ###

[高德坐标系转换工具][Link 1] 能够将用户输入的非高德坐标（GPS坐标、mapbar坐标、baidu坐标）转换成高德坐标：

![在这里插入图片描述][74cf547122c54407a78c48697838a0e2.png_pic_center]  
以上的两个工具可以用来验证Java坐标系转换结果是否正确。

## 3. Java坐标系转换工具 ##

package yz.com.javautil.utilpackage;
    
    
    import yz.com.javautil.vo.TransformPoint;
    
    import java.math.BigDecimal;
    import java.math.MathContext;
    import java.math.RoundingMode;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    import java.util.Optional;
    import java.util.function.Consumer;
    import java.util.function.Supplier;
    
    
    /**
     * 坐标系转换工具类
     *
     * @author Administrator
     */
    public class CoordinateTransferUtils {
        
    
        /**
         * 国内坐标边界
         */
        private static final double MIN_LON = 72.004D;
        private static final double MAX_LON = 137.8347D;
        private static final double MIN_LAT = 0.8293D;
        private static final double MAX_LAT = 55.8271D;
    
        /**
         * PI 圆周率
         */
        private static final double PI = 3.14159265358979324D;
    
        /**
         * A WGS 长轴半径
         */
        private static final double A = 6378245.0D;
    
        /**
         * EE WGS 偏心率的平方
         */
        private static final double EE = 0.00669342162296594323D;
    
    
        /**
         * WGS84转换GCJ02适用于继承的情况
         *
         * @param t 继承TransformPoint类的子类对象
         */
        public static <T extends TransformPoint> void wgs84ToGcj02(T t) {
        
            wgs84ToGcj02(t::getLng, t::getLat, t::setTransformLng, t::setTransformLat);
        }
    
        /**
         * WGS84转换GCJ02核心方法
         *
         * @param fromLon 转换前的经度
         * @param fromLat 转换前的纬度
         * @return 转换后的经纬度map对象
         */
        public static Map<String, Double> wgs84ToGcj02(double fromLon, double fromLat) {
        
            HashMap<String, Double> transformRes = new HashMap<>(2);
            // 国外坐标不用进行加密
            if (outOfChina(fromLon, fromLat)) {
        
                transformRes.put("lon", fromLon);
                transformRes.put("lat", fromLat);
                return transformRes;
            }
            // 计算转换后的经纬度坐标
            double dLat = transformLat(fromLon - 105.0, fromLat - 35.0);
            double dLon = transformLon(fromLon - 105.0, fromLat - 35.0);
            double radLat = fromLat / 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);
            double mgLat = fromLat + dLat;
            double mgLon = fromLon + dLon;
            transformRes.put("lon", new BigDecimal(mgLon + "", new MathContext(9, RoundingMode.HALF_UP)).doubleValue());
            transformRes.put("lat", new BigDecimal(mgLat + "", new MathContext(9, RoundingMode.HALF_UP)).doubleValue());
    
            return transformRes;
        }
    
        /**
         * GCJ02转换WGS84
         *
         * @param lon 转换前的经度
         * @param lat 转换后的纬度
         * @return 转换后的经纬度map对象
         */
        public static Map<String, Double> gcj02ToWgs84(double lon, double lat) {
        
            Map<String, Double> transformRes = new HashMap<>(2);
            double longitude = lon * 2 - wgs84ToGcj02(lon, lat).get("lon");
            double latitude = lat * 2 - wgs84ToGcj02(lon, lat).get("lat");
            transformRes.put("lon", longitude);
            transformRes.put("lat", latitude);
            return transformRes;
        }
    
        /**
         * GCJ02转换BD09
         *
         * @param gcjLat GCL纬度坐标
         * @param gcjLng GCL经度坐标
         */
        public static Map<String, Double> Gcj02ToBd09(double gcjLat, double gcjLng) {
        
            Map<String, Double> transformRes = new HashMap<>(2);
            double z = Math.sqrt(gcjLng * gcjLng + gcjLat * gcjLat) + 0.00002 * Math.sin(gcjLat * PI);
            double theta = Math.atan2(gcjLat, gcjLng) + 0.000003 * Math.cos(gcjLng * PI);
            transformRes.put("lon", z * Math.cos(theta) + 0.0065);
            transformRes.put("lat", z * Math.sin(theta) + 0.006);
            return transformRes;
        }
    
        /**
         * BD09转换GCJ02
         *
         * @param bdLat 百度纬度坐标
         * @param bdLng 百度经度坐标
         */
        public static Map<String, Double> bd09ToGcj02(double bdLat, double bdLng) {
        
            Map<String, Double> transformRes = new HashMap<>(2);
            double x = bdLng - 0.0065, y = bdLat - 0.006;
            double z = Math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * Math.sin(y * PI);
            double theta = Math.atan2(y, x) - 0.000003 * Math.cos(x * PI);
    
            transformRes.put("lon", z * Math.cos(theta));
            transformRes.put("lat", z * Math.sin(theta));
            return transformRes;
        }
    
        /**
         * WGS84转换GCJ02优化（处理转换前经纬度坐标为null问题）
         *
         * @param fromLon 转换前的经度
         * @param fromLat 转换前的纬度
         * @param toLon   转换后的经度
         * @param toLat   转换后的纬度
         */
        private static void wgs84ToGcj02(Supplier<BigDecimal> fromLon, Supplier<BigDecimal> fromLat, Consumer<BigDecimal> toLon, Consumer<BigDecimal> toLat) {
        
            wgs84ToGcj02(Optional.ofNullable(fromLon.get()).orElse(BigDecimal.ZERO), Optional.ofNullable(fromLat.get()).orElse(BigDecimal.ZERO), toLon, toLat);
        }
    
        /**
         * WGS84转换GCJ02优化（处理转换后经纬度坐标）
         *
         * @param fromLon 转换前的经度
         * @param fromLat 转换前的纬度
         * @param toLon   转换后的经度
         * @param toLat   转换后的纬度
         */
        private static void wgs84ToGcj02(BigDecimal fromLon, BigDecimal fromLat, Consumer<BigDecimal> toLon, Consumer<BigDecimal> toLat) {
        
            final Map<String, Double> transformRes = wgs84ToGcj02(fromLon.doubleValue(), fromLat.doubleValue());
            toLon.accept(new BigDecimal(transformRes.get("lon") + ""));
            toLat.accept(new BigDecimal(transformRes.get("lat") + ""));
        }
    
        /**
         * 坐标是否在国外
         *
         * @param lon 经度
         * @param lat 纬度
         * @return true 国外坐标 false 国内坐标
         */
        private static boolean outOfChina(double lon, double lat) {
        
            if (lon < MIN_LON || lon > MAX_LON) {
        
                return true;
            }
            return lat < MIN_LAT || lat > MAX_LAT;
        }
    
        /**
         * 转换经度坐标
         *
         * @param x 偏移后的经度
         * @param y 偏移后的纬度
         * @return double 转换经度坐标
         */
        private static double transformLat(double x, double y) {
        
            double transform = -100.0 + 2.0 * x + 3.0 * y + 0.2 * y * y + 0.1 * x * y + 0.2 * Math.sqrt(Math.abs(x));
            transform += (20.0 * Math.sin(6.0 * x * PI) + 20.0 * Math.sin(2.0 * x * PI)) * 2.0 / 3.0;
            transform += (20.0 * Math.sin(y * PI) + 40.0 * Math.sin(y / 3.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
            transform += (160.0 * Math.sin(y / 12.0 * PI) + 320 * Math.sin(y * PI / 30.0)) * 2.0 / 3.0;
            return transform;
        }
    
        /**
         * 转换纬度坐标
         *
         * @param x 偏移后的经度
         * @param y 偏移后的纬度
         * @return double 转换纬度坐标
         */
        private static double transformLon(double x, double y) {
        
            double transform = 300.0 + x + 2.0 * y + 0.1 * x * x + 0.1 * x * y + 0.1 * Math.sqrt(Math.abs(x));
            transform += (20.0 * Math.sin(6.0 * x * PI) + 20.0 * Math.sin(2.0 * x * PI)) * 2.0 / 3.0;
            transform += (20.0 * Math.sin(x * PI) + 40.0 * Math.sin(x / 3.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
            transform += (150.0 * Math.sin(x / 12.0 * PI) + 300.0 * Math.sin(x / 30.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
            return transform;
        }
    
        /**
         * 坐标系转换工具类测试
         *
         * @param args 参数
         */
        public static void main(String[] args) {
        
        
           // WGS84ToGCJ02 116.404, 39.915 转换后 [ 116.41024449916938, 39.91640428150164 ]
            double lon3 = 116.404D;
            double lat3 = 39.915D;
            Map<String, Double> transform3Result = wgs84ToGcj02(lon3, lat3);
            System.out.println("WGS84ToGCJ02 转换前经纬度(" + lon3 + "," + lat3 + ") 转换后经纬度(" + transform3Result.get("lon") + "," + transform3Result.get("lat") + ")");
    
            // GCJ02ToWGS84 116.404, 39.915 转换后 [ 116.39775550083061, 39.91359571849836 ]
            double lon4 = 116.404D;
            double lat4 = 39.915D;
            Map<String, Double> transform4Result = gcj02ToWgs84(lon4, lat4);
            System.out.println("GCJ02ToWGS84 转换前经纬度(" + lon4 + "," + lat4 + ") 转换后经纬度(" + transform4Result.get("lon") + "," + transform4Result.get("lat") + ")");
    
            // BD09ToGCJ02 116.404, 39.915 转换后 [ 116.39762729119315, 39.90865673957631 ]
            double lon5 = 116.404D;
            double lat5 = 39.915D;
            Map<String, Double> transform5Result = bd09ToGcj02(lon5, lat5);
            System.out.println("BD09ToGCJ02 转换前经纬度(" + lon5 + "," + lat5 + ") 转换后经纬度(" + transform5Result.get("lon") + "," + transform5Result.get("lat") + ")");
    
            // GCJ02ToBD09 116.404, 39.915 转换后 [ 116.41036949371029, 39.92133699351021 ]
            double lon6 = 116.404D;
            double lat6 = 39.915D;
            Map<String, Double> transform6Result = gcj02ToBd09(lon6, lat6);
            System.out.println("GCJ02ToBD09 转换前经纬度(" + lon6 + "," + lat6 + ") 转换后经纬度(" + transform6Result.get("lon") + "," + transform6Result.get("lat") + ")");
    
        }
    }

[f97ac2f29fa84e7498af48f707c79212.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/f97ac2f29fa84e7498af48f707c79212.png#pic_center
[a34aacbd444541f08f6589adc7e1ac1b.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/a34aacbd444541f08f6589adc7e1ac1b.png#pic_center
[WGS84]: https://www.opengps.cn/Map/offset/offset.aspx
[941779ef46844ff19c2611e29af0bfa7.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/941779ef46844ff19c2611e29af0bfa7.png#pic_center
[Link 1]: https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/convert/
[74cf547122c54407a78c48697838a0e2.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/74cf547122c54407a78c48697838a0e2.png#pic_center