地图经纬度及坐标系统转换的那点事

标签： 程序设计 地图 | 发表时间：2013-05-15 02:54 | 作者：标点符

出处：http://www.biaodianfu.com

美国GPS使用的是WGS84的坐标系统，以经纬度的形式来表示地球平面上的某一个位置。但在我国，出于国家安全考虑，国内所有导航电子地图必须使用国家测绘局制定的加密坐标系统，即将一个真实的经纬度坐标加密成一个不正确的经纬度坐标，在业内将前者称之为地球坐标，后者称之为火星坐标。

《条例》要求地图不得“危害国家统一、主权和领土完整；危害国家安全、损害国家荣誉和利益；国家秘密；影响民族团结、侵害民族风俗习惯”，规定互联网地图服务必须经过审批，要求“从事互联网地图服务的，应当将存放地图数据的服务器设在中华人民共和国境内，建立互联网地图数据安全管理制度和保障措施，并具有经测绘行政主管部门考核合格的互联网地图安全审校人员。”由于地图涉及“国家机密”，中国官方要求地图服务商加装“国家保密插件”，以“保障国家安全”。此插件会将真实的坐标加密成虚假的坐标，且此加偏并非线性加偏，所以各地的偏移情况都会有所不同。

国家保密插件，也叫做加密插件或者加偏或者SM模组，其实就是对真实坐标系统进行人为的加偏处理，按照几行代码的算法，将真实的坐标加密成虚假的坐标，而这个加偏并不是线性的加偏，所以各地的偏移情况都会有所不同。而加密后的坐标也常被人称为 火星坐标系统。

所有的电子地图所有的导航设备，都需要加入国家保密插件。第一步，地图公司测绘地图，测绘完成后，送到国家测绘局，将真实坐标的电子地图，加密成“火星坐标”，这样的地图才是可以出版和发布的，然后才可以让GPS公司处理。第二步，所有的GPS公司，只要需要汽车导航的，需要用到导航电子地图的，统统需要在软件中加入国家保密算法，将COM口读出来的真实的坐标信号，加密转换成国家要求的保密的坐标，这样，GPS导航仪和导航电子地图就可以完全匹配，GPS也就可以正常工作。

一、国内各地图服务商的坐标系比较

如果你认为国内的所有坐标系都是采用的“火星坐标”那么你就错了。大多是公司为了维护自己的商业利益，通常会在“火星坐标”基础上在做一次加密，拿百度为例：国际经纬度坐标标准为WGS-84，国内必须至少使用国测局制定的GCJ-02，对地理位置进行首次加密。百度坐标在此基础上，进行了BD-09二次加密措施。。百度对外接口的坐标系并不是GPS采集的真实经纬度，需要通过坐标转换接口进行转换。一些为国内的一些地图服务提供商使用的坐标系情况：

二、不同坐标系之间的转化

上面说了那么多，最终需要引出的是，如何进行不同坐标系之间的转化。先来介绍几个常用的工具。

1、百度地图坐标转换接口

先前博客上介绍的百度地图API经纬度转换接口，支持所有坐标系之间的互转，但是目前此借口已经不能再使用了。非常的可惜，取而代之的是百度的另外一个接口：http://api.map.baidu.com/ag/coord/convert?from=0&to=4&x=longitude&y=latitude

其中

from: 来源坐标系（0表示原始GPS坐标，2表示Google坐标）
to: 转换后的坐标 (4就是百度自己啦，好像这个必须是4才行）
x: 精度
y: 纬度

返回的结果是一个json字符串： {“error”:0,”x”:”MTIxLjUwMDIyODIxNDk2″,”y”:”MzEuMjM1ODUwMjYwMTE3″}

error：是结果是否出错标志位，”0″表示OK
x: 百度坐标系的精度(Base64加密)
y: 百度坐标系的纬度(Base64加密)

2、百度地图API(iOS版)坐标转换服务

作用：将其他坐标系转换到百度坐标系

文件：BMKGeometry.h

接口说明：

BMKBaiduCoorForWgs84() 从gps坐标系或mapbar坐标系转换到百度坐标系，返回结果为经过Base64加密之后字符串。
BMKBaiduCoorForGcj() 从google坐标系、51地图坐标系、mapcabc坐标系转换到百度坐标系(51地图坐标需要先除10000)，返回结果为经过Base64加密之后的字符串。
BMKCoorDictionaryDecode() base64加密后的坐标字典解密函数。

3、Google 中国地图偏移接口

经确认，目前此接口（http://ditu.google.cn/maps/vp?spn=0.0,0.0&z=18&vp=39.111195,117.148067）返回的内容已经改变，所以已不可用。

4、搜狗地图转换接口

作用：将google坐标和百度坐标转换为搜狗坐标的服务。

详细使用方法，请参照： http://map.sogou.com/api/documentation/javascript/api2.5/interface_translate.html

5、地球坐标转化成火星坐标

按理，只要使用国家提供的保密插件就可以将地球坐标转化为火星坐标。关于加密模块可能我们接触不到，但是网上给坐标加密的算法确实可以找到： https://on4wp7.codeplex.com/SourceControl/changeset/view/21483#353936

6、火星坐标到地球坐标

由于上面的加密算法是不可逆的。这个基本上是无解的。不然这个也不会成为国家机密了！

7、百度坐标与火星坐标的互换

算法代码如下，其中 bd_encrypt 将 GCJ-02 坐标转换成 BD-09 坐标， bd_decrypt 反之。

#include <math.h>

const double x_pi = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0;

void bd_encrypt(double gg_lat, double gg_lon, double &bd_lat, double &bd_lon)
{
    double x = gg_lon, y = gg_lat;
    double z = sqrt(x * x + y * y) + 0.00002 * sin(y * x_pi);
    double theta = atan2(y, x) + 0.000003 * cos(x * x_pi);
    bd_lon = z * cos(theta) + 0.0065;
    bd_lat = z * sin(theta) + 0.006;
}

void bd_decrypt(double bd_lat, double bd_lon, double &gg_lat, double &gg_lon)
{
    double x = bd_lon - 0.0065, y = bd_lat - 0.006;
    double z = sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * sin(y * x_pi);
    double theta = atan2(y, x) - 0.000003 * cos(x * x_pi);
    gg_lon = z * cos(theta);
    gg_lat = z * sin(theta);
}