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国内各地图API坐标系统比较与转换

一、各个坐标系的概况

众所周知地球是一个不规则椭圆体,GIS中的坐标系定义由基准面和地图投影两组参数确定,而基准面的定义则由特定椭球体及其对应的转换参数确定。 基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近,因此每个国家或地区均有各自的基准面。基准面是在椭球体基础上建立的,椭球体可以对应多个基准面,而基准面只能对应一个椭球体。意思就是无论是谷歌地图、搜搜地图还是高德地图、百度地图区别只是针对不同的大地地理坐标系标准制作的经纬度,不存在准不准的问题,大家都是准的只是参照物或者说是标准不一样。谷歌地图采用的是WGS84地理坐标系(中国范围除外),谷歌中国地图和搜搜中国地图采用的是GCJ02地理坐标系,百度采用的是BD09坐标系,而设备一般包含GPS芯片或者北斗芯片获取的经纬度为WGS84地理坐标系,为什么不统一用WGS84地理坐标系这就是国家地理测绘总局对于出版地图的要求,出版地图必须符合GCJ02坐标系标准了,也就是国家规定不能直接使用WGS84地理坐标系。所以定位大家感觉不准确很多又叫出版地图为火星地图其实只是坐标系不一样而已。这就是为什么设备采集的经纬度在地图上显示的时候经常有很大的偏差,远远超出民用GPS 10米偏移量的技术规范。


总结:

WGS84坐标系:即地球坐标系,国际上通用的坐标系。

GCJ02坐标系:即火星坐标系,WGS84坐标系经加密后的坐标系。

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。

 

二、各个地图API采用的坐标系

API    坐标系    

百度地图API    百度坐标    

腾讯搜搜地图API    火星坐标    

搜狐搜狗地图API    搜狗坐标*    

阿里云地图API    火星坐标    

图吧MapBar地图API    图吧坐标    

高德MapABC地图API    火星坐标    

灵图51ditu地图API    火星坐标    


注1:百度地图使用百度坐标,支持从地球坐标和火星坐标导入成百度坐标,但无法导出。并且批量坐标转换一次只能转换20个(待验证)。

注2:搜狗地图支持直接显示地球坐标,支持地球坐标、火星坐标、百度坐标导入成搜狗坐标,同样,搜狗坐标也无法导出。


三、各个坐标系的相互转换

1.火星坐标系 (GCJ-02) 与百度坐标系 (BD-09) 的转换算法,其中 bd_encrypt 将 GCJ-02 坐标转换成 BD-09 坐标, bd_decrypt 反之。

void bd_encrypt(double gg_lat, double gg_lon, double &bd_lat, double &bd_lon)

{

    double x = gg_lon, y = gg_lat;

    double z = sqrt(x * x + y * y) + 0.00002 * sin(y * x_pi);

    double theta = atan2(y, x) + 0.000003 * cos(x * x_pi);

    bd_lon = z * cos(theta) + 0.0065;

    bd_lat = z * sin(theta) + 0.006;

}

 

void bd_decrypt(double bd_lat, double bd_lon, double &gg_lat, double &gg_lon)

{

    double x = bd_lon - 0.0065, y = bd_lat - 0.006;

    double z = sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * sin(y * x_pi);

    double theta = atan2(y, x) - 0.000003 * cos(x * x_pi);

    gg_lon = z * cos(theta);

    gg_lat = z * sin(theta);

}

2.地球坐标系 (WGS-84) 到火星坐标系 (GCJ-02) 的转换算法

WGS-84 到 GCJ-02 的转换(即 GPS 加偏)算法

using System;

namespace Navi
{
    class EvilTransform
    {
        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;
        }

        static bool outOfChina(double lat, double lon)
        {
            if (lon < 72.004 || lon > 137.8347)
                return true;
            if (lat < 0.8293 || lat > 55.8271)
                return true;
            return false;
        }

        static double transformLat(double x, double y)
        {
            double ret = -100.0 + 2.0 * x + 3.0 * y + 0.2 * y * y + 0.1 * x * y + 0.2 * Math.Sqrt(Math.Abs(x));
            ret += (20.0 * Math.Sin(6.0 * x * pi) + 20.0 * Math.Sin(2.0 * x * pi)) * 2.0 / 3.0;
            ret += (20.0 * Math.Sin(y * pi) + 40.0 * Math.Sin(y / 3.0 * pi)) * 2.0 / 3.0;
            ret += (160.0 * Math.Sin(y / 12.0 * pi) + 320 * Math.Sin(y * pi / 30.0)) * 2.0 / 3.0;
            return ret;
        }

        static double transformLon(double x, double y)
        {
            double ret = 300.0 + x + 2.0 * y + 0.1 * x * x + 0.1 * x * y + 0.1 * Math.Sqrt(Math.Abs(x));
            ret += (20.0 * Math.Sin(6.0 * x * pi) + 20.0 * Math.Sin(2.0 * x * pi)) * 2.0 / 3.0;
            ret += (20.0 * Math.Sin(x * pi) + 40.0 * Math.Sin(x / 3.0 * pi)) * 2.0 / 3.0;
            ret += (150.0 * Math.Sin(x / 12.0 * pi) + 300.0 * Math.Sin(x / 30.0 * pi)) * 2.0 / 3.0;
            return ret;
        }
    }
}


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