对互联网中常见地图的坐标系探讨

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1.背景

目前项目中使用百度地图、高德地图、谷歌中国地图、天地图的需求越来越多，这里我跟大家一起对各地图使用的坐标系做一个简单的探讨。

2.百度地图——BD-09

百度地图是在GCJ-02坐标系上，又自己对坐标加密了一次，它官方文档里说叫BD-09,目前从GPS坐标转到百度坐标有接口提供，反过来不提供。

当然，目前反转方法在我们实际项目中已经解决，精确度可以达到0.5M以内。

2.1百度瓦片获取思路

百度地图的投影还是标准的Web横轴墨卡托投影，所以其切图的坐标原点、范围都是可以计算出来的。瓦片大小、基本URL也都可以通过监听百度的URL获取。需要注意的是，百度地图的瓦片行列号和负载地址在不同级别上都会有所不同，其变化规则如下：

瓦片的行列号是每增加一个级别便会进行一个规则的偏移，其偏移算法如下:

                                                 

2.2本地坐标系图层与百度底图叠加的探讨

2.2.1 强行对瓦片数据进行纠偏

在最新的arcBruTile0.7中已经支持对百度地图的添加。可以加载了百度瓦片后，通过寻找百度地图上与本地地图上的控制点对进行强行纠偏。

缺点是栅格图像纠偏形变是很难避免的，而且工作量也大，并且很难自动化。

2.2.2 将矢量数据转换为百度坐标系——以天津90坐标系为例

a.获取WGS84到天津90坐标系上的7参数。

b.通过建立控制点库（已研发），利用工具（已研发）将天津90坐标系数据自动转换为WGS84坐标系数据。

c.再建立WGS84与百度坐标系之间的控制点库（已研发），将WGS84数据再转换为百度坐标系数据。

d.叠加后测试。

2.2.3结果展示

                                            

 

3.高德地图和谷歌中国地图——GCJ-02

3.1地图坐标系的探讨

高德地图和谷歌地图均是使用的GCJ-02坐标系，以下为测试例子：

 

具体来说GCJ-02坐标系与WGS84坐标系偏移一般在100M上下，这种处理技术，是通过一种方法将一张地图修改为另外一张地图，修改完成之后，地图上的点，会发生大到几百米，小到几十米的偏移。如果你用几何上坐标转换的方法想复原原地图，难度很大，因为处理技术的处理映射函数是非线性的。网上有很多两个坐标之间的转换方法，但是精确度一般般，在10M左右。

在国内，GCJ-02带来的偏移最大有700米左右，偏移的绝对值可以参考下图（最红处接近700 m，最蓝处大约 20 米）：

 

3.2本地坐标系数据叠加到GCJ-02坐标系上

3.2.1转换流程

由于本地数据并不会是大范围的，所以其局部偏移上可以通过线性方法暂时逼近。

a.本地坐标数据转换为WGS84坐标数据。

b.对本地WGS84坐标数据进行Web横轴墨卡托投影。

c.将投影后的数据叠加到高德或者谷歌中国地图上。

d.进行线性偏移。

3.2.2结果展示

 

4.天地图——CGCS2000

4.1坐标系研究

天地图上不同省份使用的坐标系可能不同，目前来看我经手过的浙江、四川均为标准的国标2000坐标系。但是有些地方为当地坐标系，还需测绘局提供保密插件进行处理。

国标2000坐标系与WGS84坐标系偏差不大，因为CGCS2000坐标系与WGS84坐标系的原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的，参考椭球的参数略有不同而已。相同的坐标点，在CGCS2000与WGS84下，经度是相同的，只在纬度上存有0.11mm上下的区别，可以忽略掉。

4.2 本地坐标系矢量数据叠加到天地图上

a.将本地数据转换为WGS84或者国标2000坐标系数据。

b.叠加到天地图上。

4.3结果展示

 

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