java地理坐标系及投影间转换代码示例
目录
- 一、坐标系简介
- 1.地心坐标
- 2.参心坐标
- 二、坐标系间转换
- 1.七参数转换
- 2.四参数转换
- 三、投影转换
- 1.EPSG编码与依赖
- 2.投影方式
- 3.示例
- 总结
一、坐标系简介
1.地心坐标
地心坐标顾名思义所建立的地球椭球中心为地心,常用地心坐标系有WGS84与CGCS2000,主要参数有长半轴与扁率,地心坐标系椭球之间参数相近。
2.参心坐标
参心坐标所建立的地球椭球是以某一片区域更为拟合,可以理解为一种局部最优的坐标系,在国内常用参心坐标系有西安80与北京54,各坐标系椭球间主要参数长半轴与扁率参数相差较大,且姿态也有所不同。
二、坐标系间转换
1.七参数转换
七参数转换遵循布尔莎模型,根据至少三个已知在基础与目标坐标系中坐标的点可以计算得到,布尔莎模型易于查到不多赘述。
上图中简单表示了不同坐标系间的姿态关系,以及七参数的实际意义。
可以看到,坐标变换是针对平面坐标的,若获得的是经纬度,可根据后续提到的方法进行经纬度到平面坐标的投影转换。
public double[] sevenParamTrans(Datum7Paras datum7Paras,double X,double Y,double Z) { double[] point = new double[3]; double dx = datum7Paras.getDx(); double dy = datum7Paras.getDy(); double dz = datum7Paras.getDz(); double rx = datum7Paras.getRx() * 0.0000048481373323; // 1秒=0.0000048481373323 弧度 double ry = datum7Paras.getRy() * 0.0000048481373323; double rz = datum7Paras.getRz() * 0.0000048481373323; double m = datum7Paras.getPpm(); double k = m / 1000000; point[0] = (1 + k) * (X + this.rz * Y - this.ry * Z) + this.dx; point[1] = (1 + k) * (-this.rz * X + Y + this.rx * Z) + this.dy; point[2] = (1 + k) * (this.ry * X - this.rx * Y + Z) + this.dz; }
class Datum7Paras{ private double dx; private double dy; private double dz; private double rx; private double ry; private double rz; private double ppm; public Datum7Paras(double dx, double dy, double dz, double rx, double ry, double rz, double ppm) { this.dx = dx; this.dy = dy; this.dz = dz; this.rx = rx; this.ry = ry; this.rz = rz; this.ppm = ppm; } public double getDx(javascript) { return dx; } public void setDx(double dx) { this.dx = dx; } public double getDy() { return dy; } public void setDy(double dy) { this.dy = dy; } public double getDz() { return dz; } public void setDz(double dz) { this.dz = dz; } public double getRx() { return rx; } public void setRx(double rx) { this.rx = rx; } public double getRy() { return ry; } public void setRy(double ry) { this.ry = ry; } public double getRz() { return rz; } public void setRz(double rz) { this.rz = rz; } public double getPpm() { return ppm; } public void setPpm(double ppm) { this.ppm = ppm; } }
2.四参数转换
在已知两点一下的基础和目标坐标信息使,利用四参数转换也可以实现,但误差会更大,与七参数类似,但四参数转换不考虑高程,只针对平面的北坐标与东坐标。
public double[] transform4Para(Trans4Paras transPara,double X,double Y) { double X1 = transPara.getDx(); double Y1 = transPara.getDy(); double cosAngle = Math.cos(transPara.getA()); double sinAngle = Math.sin(transPara.getA()); double[] point = new double[2]; point[0] = X1 + transPara.getK() * (cosAngle * X - sinAngle * Y); point[1] = Y1 + transPara.getK() * (sinAngle * X + cosAnglejs * Y); }
class Trans4Paras{ private double _dx; private double _dy; private double _a; private double _k; public double getDx() { return _dx; } public void setDx(double dx) { _dx = dx; } public double getDy() { return _dy; } public void setDy(double dy) { _dy = dy; } public double getA() { return _a; } public void setA(double a) { _a = a; } public double getK() { return _k; } public void setK(double k) { _k = k; } public Trans4Paras(double dx, double dy, double a, double k) { _dx = dx; _dy = dy; _a = a; _k = k; } }
三、投影转换
1.EPSG编码与依赖
EPSG编码是一种用于定义不同坐标系的编码,在Java中利用proj4j库配合EPSG编码即可实现不同投影转换。其实上面的不同坐标系下坐标变换也可以用此方法实现,但代码都较简单不多赘述。
在Maven中添加下方依赖即可完成proj4j库的添加,注意版本号自行修改。
<dependency> <groupId>org.osgeo</groupId> <artifactId>proj4j</artifactId> <version>0.1.0</version> </dependency>
2.投影方式
&njavascriptbsp; UTM投影:
特点:保长度不保方向,适用南纬80到北纬84度,通常应用于全球坐标,因此以六度分带,且分带从西经180度起始,对应国内带号加30。
EPSG:32601-32660,按带号修改后两位。
Web墨卡托投影:
特点:保方向不保长度,适用于服务集成交互。
EPSG:3857,只有一个是因为该投影方式认为地球为规则球体。
高斯克吕格投影:
特点:与UTM类似但包含所有纬度,多用于国内的坐标。
EPSG:CGCS2000:4513-4554;北京54:2410-2442;西安80:2349-2390
各椭球的EPSG:WGS84:4326;CGCS2000:4490;西安80:4610;北京54:4214
3.示例
简单示例,列出UTM投影、WGS84_N坐标系时,满足转换的两坐标正反投影的结果。
import org.osgeo.proj4j.*; public class PointTest { public static void main(String[] args) { ToCoordinate(579573.572, 4269411.894,"EPSG:32651","EPSG:4326",true); ToCoordinate(123.91343418163903, 38.569600138042816,"32651","4326",false); } public static void ToCoordinate(double argX,double argY,String sys1,String sys2,boolean xyTolb){ // 创建CRS工厂GBTmD CRSFactory crsFactory = new CRSFactory(); // 创建UTM坐标参考系统(CRS),这里以UTM 33N为例 CoordinateReferenceSystem utmCrs = crsFactory.createFromName("EPSG:" + sys1); // 创建WGS84坐标参考系统 CoordinateReferenceSystem wgs84Crs = crsFactory.createFromName("EPSG:" + sys2); // 创建坐标转换工厂 CoordinateTransformFactory transformFactory = new CoordinateTransformFactory(); if (xyTolb){ // 创建从UTM到WGS84的坐标转换器 CoordinateTransform transformToWgs84 = transformFactory.createTransform(utmCrs, wgs84Crs); // 创建UTM坐标点 ProjCoordinate utmPoint = new ProjCoordinate(argX, argY); // X, Y in meters // 转换到WGS84坐标点 ProjCoordinate wgs84Point = new ProjCoordinate(); transformToWgs84.transform(utmPoint, wgs84Point); // 打印WGS84坐标 System.out.println("WGS84: " + wgs84Point.x + ", " + wgs84Point.y); }else { // 如果需要,可以创建从WGS84到UTM的坐标转换器 CoordinateTransform transformToUtm = transformFactory.createTransform(wgs84Crs,utmCrs); // 创建UTM坐标点 ProjCoordinate wgs84Point = new ProjCoordinate(argX, argY); // 转换回UTM坐标点 ProjCoordinate utmPointBack = new ProjCoordinate(); transformToUtm.transform(wgs84Point, utmPointBack); // 打印转换回的UTM坐标 System.out.println("UTM: " + utmPointBack.x + ", " + utmPointBack.y); } } }
总结php
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