【Java代码】坐标系说明+WGS84\GCJ02\BD09坐标系转换工具+Java坐标系转换源代码分享（粘贴可用）

2022-01-30 09:04:07

1. 坐标系说明

开发地图应用服务时，一定会接触到各种坐标系，而保证坐标系的正确与合理是一切数据分析的前提，总的来说，坐标系可以分为两大类：地理坐标系GCS（Geographic Coordinate System）和投影坐标系PCS（Projected Coordinate System），地理坐标系进行地图投影后就变成了投影坐标系。例如我们常见的世界地图，使用的就是一种墨卡托投影。

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其中地理坐标系又可分为参心坐标系和地心坐标系，常见的参心坐标系北京54、西安80，常见的地心坐标系有WGS84、GCJ02、BD09、GCS2000。

1.1 WGS84（World Geodetic System 1984）

WGS84 是为 GPS 全球定位系统建立的坐标系统，是世界上第一个统一的地心坐标系，因此也被称为大地坐标系、原始坐标系。一般通过 GPS 记录仪记录下来的经纬度，就是基于 WGS84 坐标系的数据。Google 和高德地图定位的的经纬度（国外）都是基于WGS84坐标系的；但是在国内是不允许直接用 WGS84 坐标系标注的，必须经过加密后才能使用。

1.2 GCJ02（国家测量局02号标准）

GCJ02 是由中国国家测绘局制订的地理信息系统的坐标系统，是在 WGS84 经纬度的基础上执行加密算法而成。因为 GPS 得到的经纬度直接在 GCJ02 坐标系下会定位到错误的地点，有种到了火星的感觉，因此在坊间也将 GCJ-02 戏称为火星坐标系。

国测局规定，国内出版的各种地图系统（包括电子形式），必须至少采用 GCJ02 对地理位置进行首次加密的坐标系，腾讯（搜搜）地图、阿里云地图、Google和高德（国内）都是使用 GCJ02 坐标系，可以说 GCJ02 是国内最广泛使用的坐标系。

1.3 BD09（百度坐标系09）

BD09 是在 GCJ02 坐标系的基础上再次加密偏移后形成的坐标系，官方解释为进一步保护用户隐私，当前只适用于百度地图。

GPS经纬度是39°54'26.2"N 116°23'28.4"E，转化为度的单位就是39.907270 116.391213（小数部分 = 分 / 60 + 秒 / 3600）

2. 坐标系转换

国测局规定：互联网地图在国内必须至少使用 GCJ02 进行首次加密，不允许直接使用 WGS84 坐标下的地理数据，同时任何坐标系均不可转换为 WGS84 坐标。因此不存在将 GCJ02 坐标转换为 WGS84 坐标的官方转换方法。
目前百度 API 提供了从其它坐标系转换为 BD09 坐标系的 API，但却没有从 BD09 坐标系转为其他坐标系的API。

2.1 WGS84转换

WGS84转换测试工具可将 WGS84 转换成 GCJ02、BD09ll 坐标系：

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2.2 高德坐标系转换

高德坐标系转换工具能够将用户输入的非高德坐标（GPS坐标、mapbar坐标、baidu坐标）转换成高德坐标：

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以上的两个工具可以用来验证Java坐标系转换结果是否正确。

3. Java坐标系转换工具

package yz.com.javautil.utilpackage;


import yz.com.javautil.vo.TransformPoint;

import java.math.BigDecimal;
import java.math.MathContext;
import java.math.RoundingMode;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Optional;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Supplier;


/**
 * 坐标系转换工具类
 *
 * @author Administrator
 */
public class CoordinateTransferUtils {

    /**
     * 国内坐标边界
     */
    private static final double MIN_LON = 72.004D;
    private static final double MAX_LON = 137.8347D;
    private static final double MIN_LAT = 0.8293D;
    private static final double MAX_LAT = 55.8271D;

    /**
     * PI 圆周率
     */
    private static final double PI = 3.14159265358979324D;

    /**
     * A WGS 长轴半径
     */
    private static final double A = 6378245.0D;

    /**
     * EE WGS 偏心率的平方
     */
    private static final double EE = 0.00669342162296594323D;


    /**
     * WGS84转换GCJ02适用于继承的情况
     *
     * @param t 继承TransformPoint类的子类对象
     */
    public static <T extends TransformPoint> void wgs84ToGcj02(T t) {
        wgs84ToGcj02(t::getLng, t::getLat, t::setTransformLng, t::setTransformLat);
    }

    /**
     * WGS84转换GCJ02核心方法
     *
     * @param fromLon 转换前的经度
     * @param fromLat 转换前的纬度
     * @return 转换后的经纬度map对象
     */
    public static Map<String, Double> wgs84ToGcj02(double fromLon, double fromLat) {
        HashMap<String, Double> transformRes = new HashMap<>(2);
        // 国外坐标不用进行加密
        if (outOfChina(fromLon, fromLat)) {
            transformRes.put("lon", fromLon);
            transformRes.put("lat", fromLat);
            return transformRes;
        }
        // 计算转换后的经纬度坐标
        double dLat = transformLat(fromLon - 105.0, fromLat - 35.0);
        double dLon = transformLon(fromLon - 105.0, fromLat - 35.0);
        double radLat = fromLat / 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 = fromLat + dLat;
        double mgLon = fromLon + dLon;
        transformRes.put("lon", new BigDecimal(mgLon + "", new MathContext(9, RoundingMode.HALF_UP)).doubleValue());
        transformRes.put("lat", new BigDecimal(mgLat + "", new MathContext(9, RoundingMode.HALF_UP)).doubleValue());

        return transformRes;
    }

    /**
     * GCJ02转换WGS84
     *
     * @param lon 转换前的经度
     * @param lat 转换后的纬度
     * @return 转换后的经纬度map对象
     */
    public static Map<String, Double> gcj02ToWgs84(double lon, double lat) {
        Map<String, Double> transformRes = new HashMap<>(2);
        double longitude = lon * 2 - wgs84ToGcj02(lon, lat).get("lon");
        double latitude = lat * 2 - wgs84ToGcj02(lon, lat).get("lat");
        transformRes.put("lon", longitude);
        transformRes.put("lat", latitude);
        return transformRes;
    }

    /**
     * GCJ02转换BD09
     *
     * @param gcjLat GCL纬度坐标
     * @param gcjLng GCL经度坐标
     */
    public static Map<String, Double> Gcj02ToBd09(double gcjLat, double gcjLng) {
        Map<String, Double> transformRes = new HashMap<>(2);
        double z = Math.sqrt(gcjLng * gcjLng + gcjLat * gcjLat) + 0.00002 * Math.sin(gcjLat * PI);
        double theta = Math.atan2(gcjLat, gcjLng) + 0.000003 * Math.cos(gcjLng * PI);
        transformRes.put("lon", z * Math.cos(theta) + 0.0065);
        transformRes.put("lat", z * Math.sin(theta) + 0.006);
        return transformRes;
    }

    /**
     * BD09转换GCJ02
     *
     * @param bdLat 百度纬度坐标
     * @param bdLng 百度经度坐标
     */
    public static Map<String, Double> bd09ToGcj02(double bdLat, double bdLng) {
        Map<String, Double> transformRes = new HashMap<>(2);
        double x = bdLng - 0.0065, y = bdLat - 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);

        transformRes.put("lon", z * Math.cos(theta));
        transformRes.put("lat", z * Math.sin(theta));
        return transformRes;
    }

    /**
     * WGS84转换GCJ02优化（处理转换前经纬度坐标为null问题）
     *
     * @param fromLon 转换前的经度
     * @param fromLat 转换前的纬度
     * @param toLon   转换后的经度
     * @param toLat   转换后的纬度
     */
    private static void wgs84ToGcj02(Supplier<BigDecimal> fromLon, Supplier<BigDecimal> fromLat, Consumer<BigDecimal> toLon, Consumer<BigDecimal> toLat) {
        wgs84ToGcj02(Optional.ofNullable(fromLon.get()).orElse(BigDecimal.ZERO), Optional.ofNullable(fromLat.get()).orElse(BigDecimal.ZERO), toLon, toLat);
    }

    /**
     * WGS84转换GCJ02优化（处理转换后经纬度坐标）
     *
     * @param fromLon 转换前的经度
     * @param fromLat 转换前的纬度
     * @param toLon   转换后的经度
     * @param toLat   转换后的纬度
     */
    private static void wgs84ToGcj02(BigDecimal fromLon, BigDecimal fromLat, Consumer<BigDecimal> toLon, Consumer<BigDecimal> toLat) {
        final Map<String, Double> transformRes = wgs84ToGcj02(fromLon.doubleValue(), fromLat.doubleValue());
        toLon.accept(new BigDecimal(transformRes.get("lon") + ""));
        toLat.accept(new BigDecimal(transformRes.get("lat") + ""));
    }

    /**
     * 坐标是否在国外
     *
     * @param lon 经度
     * @param lat 纬度
     * @return true 国外坐标 false 国内坐标
     */
    private static boolean outOfChina(double lon, double lat) {
        if (lon < MIN_LON || lon > MAX_LON) {
            return true;
        }
        return lat < MIN_LAT || lat > MAX_LAT;
    }

    /**
     * 转换经度坐标
     *
     * @param x 偏移后的经度
     * @param y 偏移后的纬度
     * @return double 转换经度坐标
     */
    private static double transformLat(double x, double y) {
        double transform = -100.0 + 2.0 * x + 3.0 * y + 0.2 * y * y + 0.1 * x * y + 0.2 * Math.sqrt(Math.abs(x));
        transform += (20.0 * Math.sin(6.0 * x * PI) + 20.0 * Math.sin(2.0 * x * PI)) * 2.0 / 3.0;
        transform += (20.0 * Math.sin(y * PI) + 40.0 * Math.sin(y / 3.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
        transform += (160.0 * Math.sin(y / 12.0 * PI) + 320 * Math.sin(y * PI / 30.0)) * 2.0 / 3.0;
        return transform;
    }

    /**
     * 转换纬度坐标
     *
     * @param x 偏移后的经度
     * @param y 偏移后的纬度
     * @return double 转换纬度坐标
     */
    private static double transformLon(double x, double y) {
        double transform = 300.0 + x + 2.0 * y + 0.1 * x * x + 0.1 * x * y + 0.1 * Math.sqrt(Math.abs(x));
        transform += (20.0 * Math.sin(6.0 * x * PI) + 20.0 * Math.sin(2.0 * x * PI)) * 2.0 / 3.0;
        transform += (20.0 * Math.sin(x * PI) + 40.0 * Math.sin(x / 3.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
        transform += (150.0 * Math.sin(x / 12.0 * PI) + 300.0 * Math.sin(x / 30.0 * PI)) * 2.0 / 3.0;
        return transform;
    }

    /**
     * 坐标系转换工具类测试
     *
     * @param args 参数
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 转换后的 113.733069118924,34.409617513021
        double lon = 113.726919D;
        double lat = 34.410907D;

        Map<String, Double> transformResult = wgs84ToGcj02(lon, lat);
        System.out.println("WGS84ToGCJ02 转换前经纬度(" + lon + "," + lat + ") 转换后经纬度(" + transformResult.get("lon") + "," + transformResult.get("lat") + ")");

        double lon2 = 113.733069118924D;
        double lat2 = 34.4096175D;
        Map<String, Double> transform2Result = gcj02ToWgs84(lon2, lat2);
        System.out.println("GCJ02ToWGS84 转换前经纬度(" + lon2 + "," + lat2 + ") 转换后经纬度(" + transform2Result.get("lon") + "," + transform2Result.get("lat") + ")");
    }
}

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