java实现GPS(WGS-84)坐标系-火星(GCJ-02)坐标系-百度(BD-09)坐标系转换

首先了解一下几个概念

WGS-84(GPS)

WGS-84是国际标准，一般从国际标准的GPS设备获取的坐标都是WGS84，以及国际地图提供商使用的坐标系。比如：谷歌、 osm、arcgisonline等。

GCJ-02

火星坐标系，中国标准，也叫国测局坐标系（GCJ02），是由中国国家测绘局02年制订发布的地理信息系统的坐标系统。国内出版的各种地图系统（包括电子形式），必须至少采用“GCJ02”对地理位置进行首次加密。比如：高德、腾讯都在用这个坐标系。

BD-09

百度标准，在“GCJ02”的基础上进行二次加密。比如：百度地图。

CGCS2000

天地图：CGCS2000，2000国家大地坐标系；我们其实很多时候直接用WGS84的坐标来代替CGCS2000坐标。因为CGCS2000的定义与WGS84实质一样。采用的参考椭球非常接近。扁率差异引起椭球面上的纬度和高度变化最大达0.1mm。当前测量精度范围内，可以忽略这点差异。可以说两者相容至cm级水平，但若一点的坐标精度达不到cm水平，则不认为CGCS2000和WGS84的坐标是相容的。

public class GpsUtils {
    public static double pi = Math.PI; // 圆周率 π
    public static double x_pi = Math.PI * 3000.0 / 180.0; //一个特定的常数，用于计算中的角度转换
    public static double a = 6378245.0;  // 地球椭球体的长半轴长度;
    public static double ee = 0.00669342162296594323; // 地球椭球体的第一偏心率平方


    /**
     * WGS-84 to 火星坐标系 (GCJ-02)
     *
     * @param lat
     * @param lon
     * @return
     */
    public static double[] wgs84_To_Gcj02(double lat, double lon) {
        if (outOfChina(lat, lon)) {
            return new double[]{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 double[]{mgLat, mgLon};
    }

    /**
     * 火星坐标系 (GCJ-02) to WGS-84
     */
    public static double[] gcj02_To_Gps84(double lat, double lon) {
        double[] gps = transform(lat, lon);
        double longitude = lon * 2 - gps[1];
        double latitude = lat * 2 - gps[0];
        return new double[]{latitude, longitude};
    }

    /**
     * 火星(GCJ-02)坐标转换成 百度(BD-09)坐标
     *
     * @param lat
     * @param lon
     */
    public static double[] gcj02_To_Bd09(double lat, double lon) {
        double x = lon, y = lat;
        double z = Math.sqrt(x * x + y * y) + 0.00002 * Math.sin(y * x_pi);
        double theta = Math.atan2(y, x) + 0.000003 * Math.cos(x * x_pi);
        double tempLon = z * Math.cos(theta) + 0.0065;
        double tempLat = z * Math.sin(theta) + 0.006;
        double[] gps = {tempLat, tempLon};
        return gps;
    }


    /**
     * BD-09 坐标 转换成 GCJ-02 坐标
     *
     * @param lat
     * @param lon
     * @return
     */
    public static double[] bd09_To_Gcj02(double lat, double lon) {
        double x = lon - 0.0065, y = lat - 0.006;
        double z = Math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * Math.sin(y * x_pi);
        double theta = Math.atan2(y, x) - 0.000003 * Math.cos(x * x_pi);
        double tempLon = z * Math.cos(theta);
        double tempLat = z * Math.sin(theta);
        double[] gps = {tempLat, tempLon};
        return gps;
    }

    /**
     * wgs84转为bd09
     * 火星坐标(gcj02) 它是在国际标准坐标WGS-84上进行的一次加密
     * 由于国内的电子地图都要至少使用火星坐标进行一次加密
     * 百度直接就任性一些，直接自己又研究了一套加密算法，来了个二次加密
     * 这就是我们所熟知的百度坐标(BD-09)。
     *
     * @param lat
     * @param lon
     * @return
     */
    public static double[] wgs84_To_Bd09(double lat, double lon) {
        // 先gps转火星
        double[] gcj02 = wgs84_To_Gcj02(lat, lon);
        // 火星再转百度
        double[] bd09 = gcj02_To_Bd09(gcj02[0], gcj02[1]);
        return bd09;
    }


    /**
     * bd09转为wgs84
     *
     * @param lat
     * @param lon
     * @return
     */
    public static double[] bd09_To_Wgs84(double lat, double lon) {
        double[] gcj02 = bd09_To_Gcj02(lat, lon);
        double[] gps84 = gcj02_To_Gps84(gcj02[0], gcj02[1]);
        //保留小数点后六位
        gps84[0] = retain6(gps84[0]);
        gps84[1] = retain6(gps84[1]);
        return gps84;
    }

    /**
     * 保留小数点后六位
     *
     * @param num
     * @return
     */
    private static double retain6(double num) {
        String result = String.format("%.6f", num);
        return Double.parseDouble(result);
    }

    /**
     * 纬度转换
     *
     * @param x
     * @param y
     * @return
     */
    private 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;
    }

    /**
     * 经度转换
     *
     * @param x
     * @param y
     * @return
     */
    private 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;
    }

    /**
     * 转化
     *
     * @param lat
     * @param lon
     * @return
     */
    private static double[] transform(double lat, double lon) {
        if (outOfChina(lat, lon)) {
            return new double[]{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 double[]{mgLat, mgLon};
    }

    /**
     * 判断是否超出中国
     *
     * @param lat
     * @param lon
     * @return
     */
    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;
    }

}