Java实现经纬度坐标转换---CGCS2000坐标、gps84 、GCJ-02、 BD-09

经纬度坐标的转换在地理信息系统（GIS）和许多应用中都非常重要。中国的坐标系统比较复杂，主要有 CGCS2000、WGS-84（GPS 坐标）、GCJ-02（火星坐标）、BD-09（百度坐标）等。本文将介绍这几种坐标的含义及其相互转换，附上Java代码示例。

一、坐标系统简介

1. CGCS2000：是为了解决地理信息共享和协调而制定的中国国家大地坐标系，基于大地测量数据，是主要用于中国境内的坐标系统。

2. WGS-84：即世界大地测量系统1984，广泛用于GPS定位，适用于全球坐标，是一种标准的地理坐标系统。

3. GCJ-02：又称为“火星坐标系”，是由中国政府为了保护地理信息安全对WGS-84坐标进行加密后的坐标系统。因此，使用官方地图服务时，往往会用到该坐标系。

4. BD-09：是百度地图所使用的坐标系统，基于GCJ-02进行进一步加密和偏移。

二、坐标转换原理

坐标转换的核心在于计算不同算法下的偏移。通常，GCJ-02与WGS-84转换需要使用一定的数学公式，而BD-09则是在GCJ-02基础上进行偏移。

三、Java实现代码示例

下面的Java代码实现了WGS-84与GCJ-02、GCJ-02与BD-09之间的转换。这些代码包含了基本的数学计算。

public class CoordinateConverter {

    private static final double PI = 3.1415926535897932384626;
    private static final double A = 6378245.0; // WGS-84 椭球体长半轴
    private static final double EE = 0.00669342162296594323; // WGS-84 椭球体偏心率平方

    public static void main(String[] args) {
        double[] wgs84 = {39.90960456049752, 116.3972282409668}; // 示例：北京天安门经纬度
        double[] gcj02 = wgs84ToGcj02(wgs84[0], wgs84[1]);
        double[] bd09 = gcj02ToBd09(gcj02[0], gcj02[1]);

        System.out.println("WGS-84: " + wgs84[0] + ", " + wgs84[1]);
        System.out.println("GCJ-02: " + gcj02[0] + ", " + gcj02[1]);
        System.out.println("BD-09: " + bd09[0] + ", " + bd09[1]);
    }

    public static double[] wgs84ToGcj02(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 gLat = lat + dLat;
        double gLon = lon + dLon;
        return new double[]{gLat, gLon};
    }

    public static double[] gcj02ToBd09(double lat, double lon) {
        double x = lon, y = lat;
        double z = Math.sqrt(x * x + y * y) + 0.00002 * Math.sin(y * PI);
        double theta = Math.atan2(y, x) + 0.000003 * Math.cos(x * PI);
        double bdLon = z * Math.cos(theta) + 0.0065;
        double bdLat = z * Math.sin(theta) + 0.006;
        return new double[]{bdLat, bdLon};
    }

    private static boolean outOfChina(double lat, double lon) {
        return lon < 72.004 || lon > 137.8347 || lat < 0.8293 || lat > 55.8271;
    }

    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) + 320.0 * Math.sin(y * PI / 30.0)) * 2.0 / 3.0;
        return ret;
    }

    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;
    }
}

四、总结

上述代码实现了从WGS-84到GCJ-02，再到BD-09的转换过程。对于在中国大陆使用GPS服务，通常需要将WGS-84坐标转换为GCJ-02坐标，以便在各种地图应用中正确显示。通过这个示例，希望可以帮助开发者理解和实现经纬度的坐标转换。