WGS84与GCJ02经纬度坐标转换介绍

在涉及到经纬度的地方，我们在编码的时候，经常需要进行转换。而且转换代码似乎非常复杂，真正理解，其实需要做一些工作，这里我将了解的经纬度坐标相关的知识做一个梳理。

首先了解经纬度坐标系统。

因为地球并不是一个规则的球体，而是一个椭球体。如何对椭球体进行坐标划定，这里有以下几种：

这里面提到的WGS84，也叫大地坐标系，它是原始坐标系统，为了数据安全和保密，通过地形图非线性保密处理算法（俗称火星加密）加密过的WGS84坐标系，俗称国测局坐标系，或火星坐标系就是我们今天所要提到的GCJ02，目前谷歌地图（中国cn）、腾讯地图、高德地图，使用的都是GCJ02，只有百度地图没有使用这种加密算法，而是使用的是BD09，从名字上可以看出，GCJ02是2002年提出来的算法，BD09则是2009年提出来的，虽然百度地图没有使用GCJ02加密算法，但是他却是在GCJ02基础上做了一个二次加密，所以说，从WGS84坐标系不能直接转BD09，中间需要跨越一个GCJ02，反过来，需要将GCJ02或者BD09转为WGS84就是纠偏算法，相当于逆向解密，同样的DB09直接到不了WGS84，中间还需要转为GCJ02，所以现在的很多算法，如果你看到有百度坐标转大地坐标，基本上需要借助火星坐标来计算。

上面说了坐标转换算法之间的关系，下面来说说具体的算法：

一般，你的算法里面，可能会有如下几个变量：

  public static double pi = 3.1415926535897932384626;public static double a = 6378245.0;public static double ee = 0.00669342162296594323;

结合上面的表格，你就知道，它采用了何种椭球系数。显然，这是采用了克拉索索夫斯基椭球系数。有的地方称ee是扁率，其实不对，其实是我们上面提到的第一偏心率e的平方。

WGS84转GCJ02的理论公式：

上面公式里面有个经纬度偏移值：{105,35}。这个其实是中华人民共和国大地原点坐标。位置在中国陕西省咸阳市下的泾阳县。

这个公式看着很复杂，最麻烦的在于对经纬度做一个多项式转换。即使很麻烦，但是根据公式，我们通过代码也能一步步算出最终的结果。

反过来，火星坐标系转大地坐标系，推导公式：

package com.xxx.huali.hualitest.algorithm;
/**** wgs84 84年提出，大地坐标，也是原始坐标。* gcj02 02年提出，火星坐标，经过加密算法。大多数非百度中国地图厂商基本都是使用的火星坐标：高德，腾讯，谷歌中国cn* bd09  09年提出，百度坐标，经过火星坐标再次加密，相当于对大地坐标经过了二次加密。百度自己使用* 一般的算法，没有直接bd09->wgs84或者wgs84->bd09，都需要借助wgs84->gcj02或者gcj02->wgs84算法推导。*/
public class GpsTransfer {//π的定义public static double pi = 3.1415926535897932384626;//椭球长半径，依据克拉索索夫斯基椭球系数计算public static double a = 6378245.0;  //第一偏心率的平方public static double ee = 0.00669342162296594323;public 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;}public 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;}/**** 判断是否在中国范围之内* @param lat* @param lon* @return*/public static boolean 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;}/**** 把公式部分抽取出来* @param lat* @param lon* @return*/public static Gps transform(double lat, double lon) {if (outOfChina(lat, lon)) {return new Gps(lat, lon);}double dLat = transformLat(lon - 105.0, lat - 35.0);double dLon = transformLon(lon - 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) / ((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtMagic) * pi);dLon = (dLon * 180.0) / (a / sqrtMagic * Math.cos(radLat) * pi);double mgLat = lat + dLat;double mgLon = lon + dLon;return new Gps(mgLat, mgLon);}/**** wgs84到gcj02转换* @param lat* @param lon* @return*/public static Gps wgs84_To_Gcj02(double lat, double lon) {return transform(lat, lon);}/**** 简单的gcj02到wgs84坐标类型转换，只做了一次迭代*/public static Gps gcj02_To_Wgs84(double lat, double lon) {Gps gps = transform(lat, lon);double lontitude = lon * 2 - gps.lon;double latitude = lat * 2 - gps.lat;return new Gps(latitude, lontitude);}/**** 稍微精确一点的gcj02到wgs84转换* @param lat* @param lon* @return*/public static Gps gcj02_To_Wgs84_exact(double lat,double lon) {if (outOfChina(lat, lon)) {return gcj02_To_Wgs84(lat, lon);}double initDelta = 0.01;double threshold = 0.000001;double dLat = initDelta;double dLon = initDelta;double mLat = lat - dLat;double mLon = lon - dLon;double pLat = lat + dLat;double pLon = lon + dLon;double wgsLat = 0;double wgsLon = 0;int i = 0;while (true) {wgsLat = (mLat + pLat) / 2;wgsLon = (mLon + pLon) / 2;Gps tmp = wgs84_To_Gcj02(wgsLat, wgsLon);dLat = tmp.lat - lat;dLon = tmp.lon - lon;if ((Math.abs(dLat) < threshold) && (Math.abs(dLon) < threshold)) {break;}if (dLat > 0) { pLat = wgsLat; } else { mLat = wgsLat;}if (dLon > 0) { pLon = wgsLon; } else { mLon = wgsLon;}if (++i > 1000) break;}return new Gps(wgsLat, wgsLon);}/**** 百度坐标是在火星坐标基础上做的二次加密* @param gg_lat* @param gg_lon* @return*/public static Gps gcj02_To_Bd09(double gg_lat, double gg_lon) {double x = gg_lon, y = gg_lat;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);double bd_lon = z * Math.cos(theta) + 0.0065;double bd_lat = z * Math.sin(theta) + 0.006;return new Gps(bd_lat, bd_lon);}/**** 百度坐标与火星坐标逆向转换* @param bd_lat* @param bd_lon* @return*/public static Gps bd09_To_Gcj02(double bd_lat, double bd_lon) {double x = bd_lon - 0.0065, y = bd_lat - 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);double gg_lon = z * Math.cos(theta);double gg_lat = z * Math.sin(theta);return new Gps(gg_lat, gg_lon);}public static void main(String[] args) {Gps gps = new Gps(39.9072885060602, 116.39123343289631);System.out.println(gps);//{39.9072885060602,116.39123343289631}Gps gps2 = wgs84_To_Gcj02(gps.lat, gps.lon);System.out.println(gps2);//{39.9086897410389,116.39747455259267}Gps gps3 = gcj02_To_Wgs84(gps2.lat, gps2.lon);System.out.println(gps3);//{39.907286247736586,116.39123098626051}Gps gps4 = gcj02_To_Wgs84_exact(gps2.lat, gps2.lon);System.out.println(gps4);//{39.907288984202964,116.3912337078661} 相对一次迭代是精确了，但是好像也不是完全还原}}class Gps{double lat,lon;public Gps() {}public Gps(double lat,double lon){this.lat = lat;this.lon = lon;}@Overridepublic String toString() {return "{"+lat+","+lon+"}";}
}

上面这段代码，没有对百度坐标bd09转大地坐标wgs84、大地坐标wgs84转百度坐标bd09进行书写，如果你了解了前面所说的坐标之间的关系，你大概就能猜到，只需要借助wgs84->gcj02 gcj02->bd09就能实现wgs84->bd09的实现。相反，借助bd09->gcj02 gcj02->wgs84就能实现bd09->wgs84的转换了。

我以前不了解这些坐标之间的关系，以为他们之间的转换非常复杂，其实当你了解了坐标之间的关系，就很容易理解了。

总结一下就是：

WGS84是大地坐标系，这是一种国际通用的坐标，中国的大地坐标是CGCS2000，也是原始坐标系，一般的终端设备，如果自己有定位功能，比如车载系统，他们发出的gps坐标就是原始坐标，我们在一些地图应用中使用的定位，比如打车软件，其他自带地图的软件，他们一般都是火星坐标系GCJ02，需要进行一个坐标转换。而百度地图相关的应用，基本都是使用的百度坐标，这个是在火星坐标基础上进行的再次加密，所以它还是与火星坐标有关系。

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