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（**范围除外,谷歌**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百度拾取坐标系统在线坐标转换工具

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: **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);
	}

}

完整代码下载链接

JiesenSun/coordinate-transform

各坐标系简介与转换

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2.1坐标点实体类

2.2各坐标系转换工具类

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