Python实现GCJ02坐标系向WGS84坐标系的转换

GCJ02坐标系

GCJ-02（官方称地形图非线性保密处理算法，俗称火星坐标系、国测局坐标）是一种基于WGS-84制定的大地测量系统，由中国大陆国家测绘地理信息局制定。此坐标系所采用的混淆算法会在经纬度中加入看似随机的偏移。

使用GCJ-02记录下的地点在GCJ-02的地图中会显示在正确位置，然而换成WGS-84的地图或地点记录就可能造成100－700米不等的偏移。据测量，Google.com的地图与真实坐标相差约50－500米，而中国大陆区的Google.cn地图则与卫星图无偏差，雅虎地图显示的街道图也与卫星图偏差不大。MapQuest地图与众包测绘、不受限制的OpenStreetMap重合。

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WGS84坐标系

WGS-84坐标系（World Geodetic System一1984 Coordinate System）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH （国际时间服务机构）1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系统。
GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。

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总结

WGS84是大地坐标系，这是一种国际通用的坐标，中国的大地坐标是CGCS2000，也是原始坐标系，一般的终端设备，如果自己有定位功能，比如车载系统，他们发出的gps坐标就是原始坐标，我们在一些地图应用中使用的定位，比如打车软件，其他自带地图的软件，他们一般都是火星坐标系GCJ02，需要进行一个坐标转换。而百度地图相关的应用，基本都是使用的百度坐标，这个是在火星坐标基础上进行的再次加密，所以它还是与火星坐标有关系。

国内的一般都是GCJ02坐标系。
国外的很多都是WGS84坐标系。

应用需求

我需要把国内平台的数据集，使用Python的Folium库进行地图可视化，但是该可视化库是基于WGS84坐标系实现的。直接把国内平台基于GCJ02坐标系的坐标点使用Folium库进行地图可视化，会有很大的偏移，看起来乱七八糟。
因此，需要先将国内平台的数据集的点的坐标从GCJ02坐标系转换为WGS84坐标系，再使用Folium库进行地图可视化。

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代码

import math

pi = math.pi
es = 0.00669342162296594323  # 偏心率平方
a = 6378245.0  # 长半轴

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 GCJ02_to_WGS84(gcj_lng, gcj_lat):
    '''                                                               
    实现GCJ02坐标系向WGS84坐标系的转换
    :param gcj_lng: GCJ02坐标系下的经度
    :param gcj_lat: GCJ02坐标系下的纬度
    :return: 转换后的WGS84下经纬度
    '''
    dlat = _transformlat(gcj_lng - 105.0, gcj_lat - 35.0)
    dlng = _transformlng(gcj_lng - 105.0, gcj_lat - 35.0)
    radlat = gcj_lat / 180.0 * pi
    magic = math.sin(radlat)
    magic = 1 - es * magic * magic
    sqrtmagic = math.sqrt(magic)
    dlat = (dlat * 180.0) / ((a * (1 - es)) / (magic * sqrtmagic) * pi)
    dlng = (dlng * 180.0) / (a / sqrtmagic * math.cos(radlat) * pi)
    mglat = gcj_lat + dlat
    mglng = gcj_lng + dlng
    lng = gcj_lng * 2 - mglng
    lat = gcj_lat * 2 - mglat
    return lng, lat

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