UTM(墨卡托)、BD09(百度坐标)、GCJ-02（火星坐标系)、WGS84(GPS坐标)相互转换

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
坐标转换
"""
import math
import utm

# 坐标转换变量
x_pi = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0
pi = 3.1415926535897932384626
a = 6378245.0  # 长半轴
ee = 0.00669342162296594323  # 偏心率平方

def utm_to_bd09(utm_e, utm_n, zone=50, hemi='N'):
    """
    UTM（通用横轴墨卡托）坐标转bd09坐标(百度)
    :param utm_e:
    :param utm_n:
    :param zone:
    :param hemi:
    :return:
    """
    bd_lng = None
    bd_lat = None
    try:
        # utm转gps
        lat, lng = utm.to_latlon(utm_e, utm_n, zone, str(hemi))
        if not out_of_china(lng, lat):  # 判断是否在国内
            bd_lng, bd_lat = wgs84_to_bd09(lng, lat)
    except Exception as e:
        data = unicode({"utm_e": utm_e, "utm_n": utm_n, 'zone': zone})
    return bd_lng, bd_lat


def utm_to_gcj02(utm_e, utm_n, zone=50, hemi='N'):
    """
    UTM（通用横轴墨卡托）坐标转火星坐标系(GCJ-02)
    UTM-->谷歌、高德
    :param utm_e:
    :param utm_n:
    :param zone:
    :param hemi:
    :return:
    """
    mglng = None
    mglat = None
    try:
        # utm转WGS84(GPS坐标)
        lat, lng = utm.to_latlon(utm_e, utm_n, zone, str(hemi))
        if not out_of_china(lng, lat):  # 判断是否在国内
            mglng, mglat = wgs84_to_gcj02(lng, lat)
    except Exception as e:
        print e
    return mglng, mglat


def gcj02_to_utm(lon, lat):
    """
    火星坐标系(GCJ-02)转UTM
    谷歌、高德——>墨卡托
    :param lon:
    :param lat:
    :return:(56.79680,-5.00601)=>(377485.7656709162, 6296561.854853108, 30, 'V')

    """
    lon, lat = gcj02_to_wgs84(lon, lat)
    res_utm = utm.from_latlon(lat, lon)
    return res_utm[0], res_utm[1]


def bd09_to_utm(lon, lat):
    """
    bd09坐标(百度)转UTM
    百度坐标——>墨卡托
    :param lon:
    :param lat:
    :return:(56.79680,-5.00601)=>(377485.7656709162, 6296561.854853108, 30, 'V')

    """
    lon, lat = bd09_to_wgs84(lon, lat)
    res_utm = utm.from_latlon(lat, lon)
    return res_utm[0], res_utm[1]


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:
    """
    lng = float(lng)
    lat = float(lat)
    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) + 0.0065
    bd_lat = z * math.sin(theta) + 0.006
    return bd_lng, bd_lat


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
    """
    bd_lat = float(bd_lat)
    bd_lon = float(bd_lon)
    x = bd_lon - 0.0065
    y = bd_lat - 0.006
    z = 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 wgs84_to_gcj02(lng, lat):
    """
    WGS84转GCJ02(火星坐标系)
    GPS坐标-->谷歌、高德
    :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 * pi
    magic = math.sin(radlat)
    magic = 1 - ee * magic * magic
    sqrtmagic = 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 + dlat
    mglng = lng + dlng
    return mglng, mglat


def gcj02_to_wgs84(lng, lat):
    """
    GCJ02(火星坐标系)转WGS84
    谷歌、高德-->GPS坐标
    :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]
    mglng, mglat = wgs84_to_gcj02(lng, lat)
    return [lng * 2 - mglng, lat * 2 - mglat]


def bd09_to_wgs84(bd_lon, bd_lat):
    """
    百度坐标系(BD-09)转WGS84
    百度-->GPS坐标
    :param bd_lon:
    :param bd_lat:
    :return:
    """
    lon, lat = bd09togcj02(bd_lon, bd_lat)
    return gcj02_to_wgs84(lon, lat)


def wgs84_to_bd09(lon, lat):
    """
    WGS84转百度坐标系(BD-09)
    GPS坐标-->百度
    :param lon:
    :param lat:
    :return:
    """
    lon, lat = wgs84_to_gcj02(lon, lat)
    return gcj02tobd09(lon, lat)


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 / 3.0
    ret += (20.0 * math.sin(lat * pi) + 40.0 *
            math.sin(lat / 3.0 * pi)) * 2.0 / 3.0
    ret += (160.0 * math.sin(lat / 12.0 * pi) + 320 *
            math.sin(lat * pi / 30.0)) * 2.0 / 3.0
    return ret


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 / 3.0
    ret += (20.0 * math.sin(lng * pi) + 40.0 *
            math.sin(lng / 3.0 * pi)) * 2.0 / 3.0
    ret += (150.0 * math.sin(lng / 12.0 * pi) + 300.0 *
            math.sin(lng / 30.0 * pi)) * 2.0 / 3.0
    return ret


def out_of_china(lng, lat):
    """
    WGS84(GPS)坐标的判断是否再国内
    判断是否在国内，不在国内不做偏移
    :param lng:
    :param lat:
    :return:
    """
    return not (73.66 < lng < 135.05 and 3.86 < lat < 53.55)