1.介绍

1.1 GIS之坐标系

坐标系是GIS的重中之重，一般来说，工作底图平面坐标系应采用国家大地坐标系CGCS2000(或相当于精度WGS84坐标系)，投影方式采用高斯-克吕格投影，高程基准采用1985国家高程基准。

1.2 地理坐标系（GCS，Geographic Coordinate System）

地理坐标系其实是用了一个规则的球面来代表地球表面。在球面上画一张经纬网，球面上的点就有了它的经纬度，这就是地球上每一点的坐标。因此，地球坐标系中的坐标是以经纬度来表示的。

1.3 我国常见的GCS-地理坐标系

坐标系名称	特点及用途
地心坐标系	用于卫星测量，全球导航和地球研究
北京54坐标系	对应椭球为克拉索夫斯基椭球，平均误差29m
西安80坐标系	国际大地测量与地球物理联合会第16届大会确定的坐标系
WGS-84坐标系	是目前国际上统一采用的大地坐标系，GPS也是采用此坐标系
大地坐标系	以参考椭球面为基准面

1.4 国内常见地图API的投影坐标系

API名称	投影坐标系	描述
百度地图	百度坐标（bd09）	在gcj_02的基础上二次加密而成
腾讯搜搜地图	火星坐标系（gcj_02）	国家加密后坐标
阿里云地图	火星坐标系（gcj_02）	国家加密后坐标
高德地图	火星坐标系（gcj_02）	国家加密后坐标
搜狐搜狗地图	搜狗坐标系	在gcj_02的基础上二次加密而成
图灵51地图	火星坐标系（gcj_02）	国家加密后坐标

火星坐标其实是国家对于地理数据的保密插件，其原理就是对真实的坐标经过人为的加偏处理算法，将真实的坐标加密成虚假的坐标，但这个加偏算法不是线性加偏，所以每个地方的偏移情况会有所不同，一般会有100m-nkM不等，所以这个坐标系被称为火星坐标系。
所有的电子地图，导航仪，都需要加入这个火星坐标的国家保密插件。其具体的工作流程如下图所示：

1.5 bd09,gcj02,wgs84三种投影坐标系相互转化（python代码）


# -*- coding: utf-8 -*-
import json
import urllib
import math
# import numpy as npx_pi = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0
pi = 3.1415926535897932384626  # π
a = 6378245.0  # 长半轴
ee = 0.00669342162296594323  # 偏心率平方'''
输入（经度，维度）
'''
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 - 0.0065y = 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]
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 * pimagic = math.sin(radlat)magic = 1 - ee * magic * magicsqrtmagic = 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 + dlatmglng = lng + dlngreturn [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 bd09_to_wgs84(bd_lon, bd_lat):lon, lat = bd09_to_gcj02(bd_lon, bd_lat)return gcj02_to_wgs84(lon, lat)
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) + 0.0065bd_lat = z * math.sin(theta) + 0.006return [bd_lng, bd_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 * pimagic = math.sin(radlat)magic = 1 - ee * magic * magicsqrtmagic = 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 + dlatmglng = lng + dlngreturn [mglng, mglat]
def wgs84_to_bd09(lon, lat):lon, lat = wgs84_to_gcj02(lon, lat)return gcj02_to_bd09(lon, lat)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)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 / 3.0ret += (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
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 / 3.0ret += (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 ret

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