常用坐标系简介以及转换(附代码)

Posted 2022-09-19

原文地址：http://www.mapboxx.cn/article/geography/

## 坐标系的基本概念
坐标系分为地理坐标系和投影坐标系，以下是对这两种坐标系的解释：

* 地理坐标系：为球面坐标。参考平面地是椭球面，坐标单位：经纬度

* 投影坐标系：为平面坐标。参考平面地是水平面，坐标单位：米、千米等

地理坐标转换到投影坐标的过程可理解为投影（投影：将不规则的地球曲面转换为平面）

## 常见的坐标系的种类及解释

*  WGS84：地理坐标系统，Google Earth和中国外的Google Map使用，另外，目前基本上所有定位空间位置的设备都使用这种坐标系统，例如手机的GPS系统

*  GCJ-02: 投影坐标系统，也就是我们平常所说的火星坐标系，Google Map中国、高德和腾讯好像使用，这个是中国自己在WGS84基础上加密而成，目的显而易见。

*  BD09:投影坐标系统，百度地图使用，在GCJ-02基础上二次加密而成。

国内各API坐标系统比较

|  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 |


WGS84坐标一般采用UTM投影，6度分带，我国横跨11个UTM投影，处于43-53带号

|  带号   | 中央经线  | 经度范围  |
|  ----  | ----  |----  |
| 43  | 75E |72E-78E |
| 44  | 81E |78E-84E |
| 45  | 87E |84E-90E |
| 46  | 93E |90E-96E |
| 47  | 99E |96E-102E |
| 48  | 105E |102E-108E |
| 49  | 111E |108E-114E |
| 50  | 117E |114E-120E |
| 51  | 123E |120E-126E |
| 52  | 129E |126E-132E |
| 53  | 135E |132E-138E |

## 坐标纠偏

把火星坐标系、百度坐标系转化为WGS1984坐标就叫坐标纠偏

要偏移坐标：火星坐标系，百度坐标系；

火星坐标系，百度坐标系是为了国家安全，相对部门对WGS1984进行偏移，加密产生的

这里提供了在线进行坐标转换的工具，上传对应的EXCEL文件即可进行转换，支持BD09、GCJ20、WGS84三种坐标系的互转，地址：[http://www.mapboxx.cn/tool/coord_view/](http://www.mapboxx.cn/tool/coord_view/)

当然，要是需要代码，往下看即可。

## 坐标纠偏，坐标系的整体认识



## 附
个人网站：http://www.mapboxx.cn一上线，里面有许多在线工具以及地图相关知识分享，工具包括人流量数据爬取、POI数据爬取、以及地图数据可视化、坐标转换等，欢迎访问。

## 常用地图坐标系转换代码(python版本)
支持BD09坐标系、GCJ20坐标系、WGS84坐标系互转。
```
#! /usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-

__author = "Brady_Hu"

import math

x_pi = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0
pi = 3.1415926535897932384626  # π
a = 6378245.0  # 长半轴
ee = 0.00669342162296594323  # 扁率


def gcj02_to_bd09(lng, lat):
    """
    火星坐标系(GCJ-02)转百度坐标系(BD-09)
    谷歌、高德——>百度
    :param lng:火星坐标经度
    :param lat:火星坐标纬度
    :return:
    """
    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) + 0.0065
    bd_lat = z * math.sin(theta) + 0.006
    return [bd_lng, bd_lat]


def bd09_to_gcj02(bd_lon, bd_lat):
    """
    百度坐标系(BD-09)转火星坐标系(GCJ-02)
    百度——>谷歌、高德
    :param bd_lat:百度坐标纬度
    :param bd_lon:百度坐标经度
    :return:转换后的坐标列表形式
    """
    x = bd_lon - 0.0065
    y = bd_lat - 0.006
    z = 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]


def wgs84_to_gcj02(lng, lat):
    """
    WGS84转GCJ02(火星坐标系)
    :param lng:WGS84坐标系的经度
    :param lat:WGS84坐标系的纬度
    :return:
    """
    if out_of_china(lng, lat):  # 判断是否在国内
        return lng, lat
    dlat = _transformlat(lng - 105.0, lat - 35.0)
    dlng = _transformlng(lng - 105.0, lat - 35.0)
    radlat = lat / 180.0 * pi
    magic = math.sin(radlat)
    magic = 1 - ee * magic * magic
    sqrtmagic = math.sqrt(magic)
    dlat = (dlat * 180.0) / ((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtmagic) * pi)
    dlng = (dlng * 180.0) / (a / sqrtmagic * math.cos(radlat) * pi)
    mglat = lat + dlat
    mglng = lng + dlng
    return [mglng, mglat]


def gcj02_to_wgs84(lng, lat):
    """
    GCJ02(火星坐标系)转GPS84
    :param lng:火星坐标系的经度
    :param lat:火星坐标系纬度
    :return:
    """
    if out_of_china(lng, lat):
        return lng, lat
    dlat = _transformlat(lng - 105.0, lat - 35.0)
    dlng = _transformlng(lng - 105.0, lat - 35.0)
    radlat = lat / 180.0 * pi
    magic = math.sin(radlat)
    magic = 1 - ee * magic * magic
    sqrtmagic = math.sqrt(magic)
    dlat = (dlat * 180.0) / ((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtmagic) * pi)
    dlng = (dlng * 180.0) / (a / sqrtmagic * math.cos(radlat) * pi)
    mglat = lat + dlat
    mglng = lng + dlng
    return [lng * 2 - mglng, lat * 2 - mglat]


def bd09_to_wgs84(bd_lon, bd_lat):
    lon, lat = bd09_to_gcj02(bd_lon, bd_lat)
    return gcj02_to_wgs84(lon, lat)


def wgs84_to_bd09(lon, lat):
    lon, lat = wgs84_to_gcj02(lon, lat)
    return gcj02_to_bd09(lon, lat)


def _transformlat(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 / 3.0
    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


def _transformlng(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 / 3.0
    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


def out_of_china(lng, lat):
    """
    判断是否在国内，不在国内不做偏移
    :param lng:
    :param lat:
    :return:
    """
    return not (lng > 73.66 and lng < 135.05 and lat > 3.86 and lat < 53.55)

if __name__ == ‘__main__‘:
    lng = 128.543
    lat = 37.065
    result1 = gcj02_to_bd09(lng, lat)
    result2 = bd09_to_gcj02(lng, lat)
    result3 = wgs84_to_gcj02(lng, lat)
    result4 = gcj02_to_wgs84(lng, lat)
    result5 = bd09_to_wgs84(lng, lat)
    result6 = wgs84_to_bd09(lng, lat)

    print(result1, result2, result3, result4, result5, result6)
```