常见GIS坐标系的坐标转换

几种常见的 GIS 坐标系的简单介绍及坐标数据的相互转换方法。

一、坐标系介绍

1. WGS-84：大地坐标系

  • 国际通用坐标系，也叫地球坐标系。
  • 各 GPS 设备、境外地图（包括但不限于谷歌地图、高德地图、百度地图的境外版）等使用的坐标系。

2. GCJ-02：国测局坐标系

  • 国内通用坐标系，也叫火星坐标系。
  • 各境内地图（高德地图、腾讯地图等）等使用的坐标系。

3. BD-09：百度坐标系

  • GCJ-02 基础上的二次加密。
  • 百度标准，百度 SDK，百度地图，百度 GeoCoding 等使用的坐标系。

二、坐标数据转换方法-Java 版

1. 准备工作

1.1 定义依赖的一些常量和转换方法

    private static final double PI = Math.PI;private static final double X_PI = PI * 3000.0 / 180.0;private static final double AA = 6378245.0;private static final double EE = 0.00669342162296594323;/*** 经纬度偏移转换-经度** @param lng* @param lat* @return*/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;}/*** 经纬度偏移转换-维度** @param lng* @param lat* @return*/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;}/*** 判断坐标是否超出境内** @param lng* @param lat* @return*/private static boolean outOfChina(double lng, double lat) {// 纬度3.86~53.55,经度73.66~135.05；非精确判断，可能误判return !(73.66 < lng && lng < 135.05 && 3.86 < lat && lat < 53.55);}

2. WGS-84 和 GCJ-02 的相互转换

2.1 WGS-84 转 GCJ-02

    /*** WGS-84转GCJ-02** @param lng* @param lat* @return*/public static double[] wgs84ToGcj02(double lng, double lat) {if (outOfChina(lng, lat)) {return new double[]{lng, lat};} else {double dlat = transformLat(lng - 105.0, lat - 35.0);double dlng = transformLng(lng - 105.0, lat - 35.0);double radlat = lat / 180.0 * PI;double magic = Math.sin(radlat);magic = 1 - EE * magic * magic;double sqrtMagic = Math.sqrt(magic);dlat = (dlat * 180.0) / ((AA * (1 - EE)) / (magic * sqrtMagic) * PI);dlng = (dlng * 180.0) / (AA / sqrtMagic * Math.cos(radlat) * PI);double mglat = lat + dlat;double mglng = lng + dlng;return new double[]{mglng, mglat};}}

2.2 GCJ-02 转 WGS-84

    /*** GCJ-02转WGS-84** @param lng* @param lat* @return*/public static double[] gcj02ToWgs84(double lng, double lat) {if (outOfChina(lng, lat)) {return new double[]{lng, lat};} else {double dlat = transformLat(lng - 105.0, lat - 35.0);double dlng = transformLng(lng - 105.0, lat - 35.0);double radlat = lat / 180.0 * PI;double magic = Math.sin(radlat);magic = 1 - EE * magic * magic;double sqrtMagic = Math.sqrt(magic);dlat = (dlat * 180.0) / ((AA * (1 - EE)) / (magic * sqrtMagic) * PI);dlng = (dlng * 180.0) / (AA / sqrtMagic * Math.cos(radlat) * PI);double mglat = lat + dlat;double mglng = lng + dlng;return new double[]{lng * 2 - mglng, lat * 2 - mglat};}}

3. GCJ-02 和 BD-09 的相互转换

3.1 GCJ-02 转 BD-09

    /*** GCJ-02转BD-09** @param lng* @param lat* @return*/public static double[] 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 bdLng = z * Math.cos(theta) + 0.0065;double bdLat = z * Math.sin(theta) + 0.006;return new double[]{bdLng, bdLat};}

3.2 BD-09 转 GCJ-02

    /*** BD-09转GCJ-02** @param lng* @param lat* @return*/public static double[] 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 gcjLng = z * Math.cos(theta);double gcjLat = z * Math.sin(theta);return new double[]{gcjLng, gcjLat};}

4. WGS-84 和 BD-09 的相互转换

4.1 WGS-84 转 BD-09

    /*** WGS-84转BD-09** @param lng* @param lat* @return*/public static double[] wgs84ToBd09(double lng, double lat) {double[] gcjPoint = wgs84ToGcj02(lng, lat);return gcj02ToBd09(gcjPoint[0], gcjPoint[1]);}

4.2 BD-09 转 WGS-84

    /*** BD-09转WGS-84** @param lng* @param lat* @return*/public static double[] bd09ToWgs84(double lng, double lat) {double[] gcjPoint = bd09ToGcj02(lng, lat);return gcj02ToWgs84(gcjPoint[0], gcjPoint[1]);}

三、坐标数据转换方法-Python 版

1. 准备工作

1.1 依赖的一些常量和转换方法

import math# 常量定义
PI = math.pi
x_PI = float(PI * float(3000.0) / float(180.0))
aa = float(6378245.0)
ee = 0.00669342162296594323# 经纬度偏移转换
def transform_lat(lng, lat):ret = -100.0 + 2.0 * lng + 3.0 * lat + 0.2 * lat * lat + 0.1 * lng * lat + 0.2 * math.sqrt(math.fabs(lng))ret += (20.0 * math.sin(6.0 * lng * PI) + 20.0 * math.sin(2.0 * lng * PI)) * 2.0 / 3.0ret += (20.0 * math.sin(lat * PI) + 40.0 * math.sin(lat / 3.0 * PI)) * 2.0 / 3.0ret += (160.0 * math.sin(lat / 12.0 * PI) + 320 * math.sin(lat * PI / 30.0)) * 2.0 / 3.0return retdef transform_lng(lng, lat):ret = 300.0 + lng + 2.0 * lat + 0.1 * lng * lng + 0.1 * lng * lat + 0.1 * math.sqrt(math.fabs(lng))ret += (20.0 * math.sin(6.0 * lng * PI) + 20.0 * math.sin(2.0 * lng * PI)) * 2.0 / 3.0ret += (20.0 * math.sin(lng * PI) + 40.0 * math.sin(lng / 3.0 * PI)) * 2.0 / 3.0ret += (150.0 * math.sin(lng / 12.0 * PI) + 300.0 * math.sin(lng / 30.0 * PI)) * 2.0 / 3.0return ret# 判断坐标是否超出境内
def out_of_china(lng, lat):# 纬度3.86~53.55,经度73.66~135.05；非精确判断，可能误判if 73.66 < lng < 135.05 and 3.86 < lat < 53.55:return False

2. WGS-84 和 GCJ-02 的相互转换

2.1 WGS-84 转 GCJ-02

# WGS-84转GCJ-02
def wgs84_to_gcj02(lng, lat):if out_of_china(lng, lat):return [lng, lat]else:dlat = transform_lat(lng - 105.0, lat - 35.0)dlng = transform_lng(lng - 105.0, lat - 35.0)radlat = lat / 180.0 * PImagic = math.sin(radlat)magic = 1 - ee * magic * magicsqrtmagic = math.sqrt(magic)dlat = (dlat * 180.0) / ((aa * (1 - ee)) / (magic * sqrtmagic) * PI)dlng = (dlng * 180.0) / (aa / sqrtmagic * math.cos(radlat) * PI)mglat = lat + dlatmglng = lng + dlngreturn [mglng, mglat]

2.2 GCJ-02 转 WGS-84

# GCJ-02转WGS-84
def gcj02_to_wgs84(lng, lat):if out_of_china(lng, lat):return [lng, lat]else:dlat = transform_lat(lng - 105.0, lat - 35.0)dlng = transform_lng(lng - 105.0, lat - 35.0)radlat = lat / 180.0 * PImagic = math.sin(radlat)magic = 1 - ee * magic * magicsqrtmagic = math.sqrt(magic)dlat = (dlat * 180.0) / ((aa * (1 - ee)) / (magic * sqrtmagic) * PI)dlng = (dlng * 180.0) / (aa / sqrtmagic * math.cos(radlat) * PI)mglat = lat + dlatmglng = lng + dlngreturn [lng * 2 - mglng, lat * 2 - mglat]

3. GCJ-02 和 BD-09 的相互转换

3.1 GCJ-02 转 BD-09

# GCJ-02转BD-09
def gcj02_to_bd09(lng, lat):z = math.sqrt(lng * lng + lat * lat) + 0.00002 * math.sin(lat * x_PI)theta = math.atan2(lat, lng) + 0.000003 * math.cos(lng * x_PI)bd_lng = z * math.cos(theta) + 0.0065bd_lat = z * math.sin(theta) + 0.006return [bd_lng, bd_lat]

3.2 BD-09 转 GCJ-02

# BD-09转GCJ-02
def bd09_to_gcj02(bd_lon, bd_lat):x = bd_lon - 0.0065y = bd_lat - 0.006z = math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * math.sin(y * x_PI)theta = math.atan2(y, x) - 0.000003 * math.cos(x * x_PI)gg_lng = z * math.cos(theta)gg_lat = z * math.sin(theta)return [gg_lng, gg_lat]

4. WGS-84 和 BD-09 的相互转换

4.1 WGS-84 转 BD-09

# WGS-84转BD-09
def wgs84_to_bd09(lng, lat):gcj_point = wgs84_to_gcj02(lng, lat)bd_point = gcj02_to_bd09(gcj_point[0], gcj_point[1])return [bd_point[0], bd_point[1]]

4.2 BD-09 转 WGS-84

# BD-09转WGS-84
def bd09_to_wgs84(lng, lat):gcj_point = bd09_to_gcj02(lng, lat)wgs_point = gcj02_to_wgs84(gcj_point[0], gcj_point[1])return [wgs_point[0], wgs_point[1]]

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