國際上通用的是wgs84座標系，而我國對於境內的座標進行了加密，採用了gcj02座標系，或者稱為火星座標系。亢孟軍老師帶的一門課《多媒體電子地圖設計》要求我們從wgs84座標系轉換為gcj02座標系，再反算出wgs84座標系並進行前後wgs84座標系誤差分析。在這裡簡單介紹一下方法。
生成等間距矩陣點
首先簡單介紹一段程式碼，使用python寫的，作用是生成等間距矩陣點。
下面是原始碼的類 LocationDivide，可以直接將這段程式碼拷貝進行使用。
# Research region
class LocationDivide(object):
def __init__(self, bound, size):
# minLat,minLon,maxLat,maxLon
self.minLat = float(str(bound).split(',')[0])
self.minLon = float(str(bound).split(',')[1])
self.maxLat = float(str(bound).split(',')[2])
self.maxLon = float(str(bound).split(',')[3])
self.size = size
# Seperate block into blocks
def compute_block(self):
if (self.maxLat - self.minLat) % self.size == 0:
lat_count = (self.maxLat - self.minLat) / self.size
else:
lat_count = (self.maxLat - self.minLat) / self.size + 1
if (self.maxLon - self.minLon) % self.size == 0:
lon_count = (self.maxLon - self.minLon) / self.size
else:
lon_count = (self.maxLon - self.minLon) / self.size + 1
self.bounds = []
lat_count = int(lat_count)
lon_count = int(lon_count)
try:
for i in range(0, lat_count):
for j in range(0, lon_count):
# maxLat,minLon,minLat,maxLon
minLat = self.minLat + i * self.size
minLon = self.minLon + j * self.size
maxLat = self.minLat + (i + 1) * self.size
if maxLat > self.maxLat:
maxLat = self.maxLat
maxLon = self.minLon + (j + 1) * self.size
if maxLon > self.maxLon:
maxLon = self.maxLon
# minLat,minLon,maxLat,maxLon
# set decimal
digit_number = 5
minLat = round(minLat, digit_number)
minLon = round(minLon, digit_number)
maxLat = round(maxLat, digit_number)
maxLon = round(maxLon, digit_number)
bound = "{0},{1},{2},{3}".format(minLat, minLon, maxLat, maxLon)
self.bounds.append(bound)
except Exception as e:
with open("e:log.txt", 'a') as log:
log.writelines(e)
return self.bounds
具體的使用方法非常簡單，如下：
# Set region bound and interval
# minLat,minLon,maxLat,maxLon,interval
region = "17,73,53,135"
location = LocationDivide(region, 0.5)
# Seperate grid into blocks
location.compute_block()即只要輸入左下和右上角的經緯度座標，再輸入點之間的間隔，呼叫LocationDivide.compute_block()方法即可在劃定的區域內，均勻生成等間距的取樣點。需要使用時只需要呼叫LocationDivide.bounds變數即可，可以獲得所有的點座標，從左到右，從下到上依次排列。
這段程式碼非常實用，可以應用於多種場景，特別是需要生成格網時和需要均勻空間取樣時可以使用。
wgs84座標系轉換為gcj02座標系
在這裡我們可以使用高德地圖API進行資料的轉換。具體可以參看其API
該API可以將wgs84座標系、百度座標系等座標系的點轉換為gcj02座標系中點的值。
特別注意的是，座標點經緯度小數不超過6位，且一次最多傳入40對座標點。
wgs84座標系與gcj02座標系之間的相互轉換
雖然我們可以使用高德地圖API將wgs84資料轉換為gcj02座標系的資料，但如何從gcj02反解出wgs84座標是一個問題。當然網上有很多相應的資料，這裡僅僅簡單列舉兩條我的參考文獻：
wgs84和gcj02 相互轉換JAVA程式碼，包括我的程式碼也主要使用了這位博主的程式碼：
http://www.cnblogs.com/94cool/p/4266907.html
windows phone上wgs84轉換成gcj02的C#程式碼，可以通過這個反推出gcj02計算wgs84的方法。
https://on4wp7.codeplex.com/SourceControl/changeset/view/21483#353936
在這裡還是附上我的程式碼，主要是使用了94cool博主的程式碼，修改為C#之後的程式碼，包括了兩個類 Gps和PositionUtil：
public class Gps
{
double latitude { set; get; }
double longitude { set; get; }
public Gps(double latitude, double lontitude)
{
this.latitude = latitude;
this.longitude = lontitude;
}
public Gps(string gps)
{
this.latitude = Convert.ToDouble(gps.Split(',')[1]);
this.longitude = Convert.ToDouble(gps.Split(',')[0]);
}
public double getWgLat()
{
return this.latitude;
}
public double getWgLon()
{
return this.longitude;
}
}
public class PositionUtil
{
public static String BAIDU_LBS_TYPE = "bd09ll";
public static double pi = 3.1415926535897932384626;
public static double a = 6378245.0;
public static double ee = 0.00669342162296594323;
/**
* 84 to 火星座標系 (GCJ-02) World Geodetic System ==> Mars Geodetic System
*
* @param lat
* @param lon
* @return
*/
public static Gps gps84_To_Gcj02(double lat, double lon)
{
if (outOfChina(lat, lon))
{
return null;
}
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);
}
/**
* * 火星座標系 (GCJ-02) to 84 * * @param lon * @param lat * @return
* */
public static Gps gcj_To_Gps84(double lat, double lon)
{
Gps gps = transform(lat, lon);
double lontitude = lon * 2 - gps.getWgLon();
double latitude = lat * 2 - gps.getWgLat();
return new Gps(latitude, lontitude);
}
/**
* 火星座標系 (GCJ-02) 與百度座標系 (BD-09) 的轉換演算法 將 GCJ-02 座標轉換成 BD-09 座標
*
* @param gg_lat
* @param gg_lon
*/
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);
}
/**
* * 火星座標系 (GCJ-02) 與百度座標系 (BD-09) 的轉換演算法 * * 將 BD-09 座標轉換成GCJ-02 座標 * * @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);
}
/**
* (BD-09)-->84
* @param bd_lat
* @param bd_lon
* @return
*/
public static Gps bd09_To_Gps84(double bd_lat, double bd_lon)
{
Gps gcj02 = PositionUtil.bd09_To_Gcj02(bd_lat, bd_lon);
Gps map84 = PositionUtil.gcj_To_Gps84(gcj02.getWgLat(),
gcj02.getWgLon());
return map84;
}
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;
}
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);
}
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;
}
}呼叫方法直接使用PositionUtil.gcj_To_Gps84()等方法，傳入相應的引數即可。
誤差分佈圖
最後的誤差分佈圖是在ArcGIS中做的，如下圖所示，顏色越深代表誤差越大，越淺則誤差越小。
從圖中可以看出中國的三級階梯分佈。
