三维GIS坐标系调研

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• 当前坐标系现状
• WGS84
• GCJ-02
• 三大坐标互转

当前坐标系现状

坐标系	描述	使用者
WGS84	国际通用坐标, 从 GPS 设备中取出的数据的坐标系,国际地图提供商使用的坐标系	GPS/谷歌卫星
火星坐标 (GCJ-02)	中国标准，从国行移动设备中定位获取的坐标数据使用这个坐标系, 国家规定： 国内出版的各种地图系统（包括电子形式），必须至少采用 GCJ-02 对地理位置进行首次加密	中国国内地图(腾讯高德阿里)
百度坐标(BD-09)	百度标准，百度 SDK，百度地图. 从火星坐标再次加密所得的坐标系	百度

WGS84

BIM 和 GIS 开发的第一个不同的地方就是坐标系的不同, GIS 分部在一个球体上, 所使用的是经纬度坐标系,
如何进行转换?

https://www.cxyzjd.com/articl...

• 三角函数计算

  参考 StackOverflow: https://stackoverflow.com/que...

function lglt2xyz(lng, lat, radius) {
  const phi = (180 + lng) * (Math.PI / 180);

  const theta = (90 - lat) * (Math.PI / 180);

  return {
    x: -radius * Math.sin(theta) * Math.cos(phi),

    y: radius * Math.cos(theta),

    z: radius * Math.sin(theta) * Math.sin(phi),
  };
}

• 利用 THREEJS 球坐标计算

  参考 StackOverflow: https://stackoverflow.com/que...

function calcPosFromLatLonRad(radius, lat, lon) {
  var spherical = new THREE.Spherical(
    radius,
    THREE.Math.degToRad(90 - lon),
    THREE.Math.degToRad(lat)
  );
  var vector = new THREE.Vector3();
  vector.setFromSpherical(spherical);
  console.log(vector.x, vector.y, vector.z);
  return vector;
}

GCJ-02

火星坐标, 也是国测局坐标系, 一般说从国行设备中获取的坐标都是此坐标. 根据中国法律规定, 没有可公开的 API 去实现转换到 WGS84, 但是有开源项目可供参考.

这里提供一个 github 仓库, 是阿里前端写的, 拥有 3.7Kstar

https://github.com/wandergis/...

三大坐标互转

/**
 * Created by Wandergis on 2015/7/8.
 * 提供了百度坐标（BD-09）、国测局坐标（火星坐标，GCJ-02）、和 WGS-84 坐标系之间的转换
 */
// UMD 魔法代码
// if the module has no dependencies, the above pattern can be simplified to
(function (root, factory) {
  if (typeof define === "function" && define.amd) {
    // AMD. Register as an anonymous module.
    define([], factory);
  } else if (typeof module === "object" && module.exports) {
    // Node. Does not work with strict CommonJS, but
    // only CommonJS-like environments that support module.exports,
    // like Node.
    module.exports = factory();
  } else {
    // Browser globals (root is window)
    root.coordtransform = factory();
  }
})(this, function () {
  // 定义一些常量
  var x_PI = (3.14159265358979324 * 3000.0) / 180.0;
  var PI = 3.1415926535897932384626;
  var a = 6378245.0;
  var ee = 0.00669342162296594323;
  /**
   * 百度坐标系 (BD-09) 与 火星坐标系 (GCJ-02) 的转换
   * 即 百度 转 谷歌、高德
   * @param bd_lng
   * @param bd_lat
   * @returns {*[]}
   */
  var bd09togcj02 = function bd09togcj02(bd_lng, bd_lat) {
    var bd_lng = +bd_lng;
    var bd_lat = +bd_lat;
    var x = bd_lng - 0.0065;
    var y = bd_lat - 0.006;
    var z = Math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * Math.sin(y * x_PI);
    var theta = Math.atan2(y, x) - 0.000003 * Math.cos(x * x_PI);
    var gg_lng = z * Math.cos(theta);
    var gg_lat = z * Math.sin(theta);
    return [gg_lng, gg_lat];
  };

  /**
   * 火星坐标系 (GCJ-02) 与百度坐标系 (BD-09) 的转换
   * 即 谷歌、高德 转 百度
   * @param lng
   * @param lat
   * @returns {*[]}
   */
  var gcj02tobd09 = function gcj02tobd09(lng, lat) {
    var lat = +lat;
    var lng = +lng;
    var z = Math.sqrt(lng * lng + lat * lat) + 0.00002 * Math.sin(lat * x_PI);
    var theta = Math.atan2(lat, lng) + 0.000003 * Math.cos(lng * x_PI);
    var bd_lng = z * Math.cos(theta) + 0.0065;
    var bd_lat = z * Math.sin(theta) + 0.006;
    return [bd_lng, bd_lat];
  };

  /**
   * WGS-84 转 GCJ-02
   * @param lng
   * @param lat
   * @returns {*[]}
   */
  var wgs84togcj02 = function wgs84togcj02(lng, lat) {
    var lat = +lat;
    var lng = +lng;
    if (out_of_china(lng, lat)) {
      return [lng, lat];
    } else {
      var dlat = transformlat(lng - 105.0, lat - 35.0);
      var dlng = transformlng(lng - 105.0, lat - 35.0);
      var radlat = (lat / 180.0) * PI;
      var magic = Math.sin(radlat);
      magic = 1 - ee * magic * magic;
      var sqrtmagic = Math.sqrt(magic);
      dlat = (dlat * 180.0) / (((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtmagic)) * PI);
      dlng = (dlng * 180.0) / ((a / sqrtmagic) * Math.cos(radlat) * PI);
      var mglat = lat + dlat;
      var mglng = lng + dlng;
      return [mglng, mglat];
    }
  };

  /**
   * GCJ-02 转换为 WGS-84
   * @param lng
   * @param lat
   * @returns {*[]}
   */
  var gcj02towgs84 = function gcj02towgs84(lng, lat) {
    var lat = +lat;
    var lng = +lng;
    if (out_of_china(lng, lat)) {
      return [lng, lat];
    } else {
      var dlat = transformlat(lng - 105.0, lat - 35.0);
      var dlng = transformlng(lng - 105.0, lat - 35.0);
      var radlat = (lat / 180.0) * PI;
      var magic = Math.sin(radlat);
      magic = 1 - ee * magic * magic;
      var sqrtmagic = Math.sqrt(magic);
      dlat = (dlat * 180.0) / (((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtmagic)) * PI);
      dlng = (dlng * 180.0) / ((a / sqrtmagic) * Math.cos(radlat) * PI);
      var mglat = lat + dlat;
      var mglng = lng + dlng;
      return [lng * 2 - mglng, lat * 2 - mglat];
    }
  };

  var transformlat = function transformlat(lng, lat) {
    var lat = +lat;
    var lng = +lng;
    var ret =
      -100.0 +
      2.0 * lng +
      3.0 * lat +
      0.2 * lat * lat +
      0.1 * lng * lat +
      0.2 * Math.sqrt(Math.abs(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;
  };

  var transformlng = function transformlng(lng, lat) {
    var lat = +lat;
    var lng = +lng;
    var ret =
      300.0 +
      lng +
      2.0 * lat +
      0.1 * lng * lng +
      0.1 * lng * lat +
      0.1 * Math.sqrt(Math.abs(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;
  };

  /**
   * 判断是否在国内，不在国内则不做偏移
   * @param lng
   * @param lat
   * @returns {boolean}
   */
  var out_of_china = function out_of_china(lng, lat) {
    var lat = +lat;
    var lng = +lng;
    // 纬度 3.86~53.55, 经度 73.66~135.05
    return !(lng > 73.66 && lng < 135.05 && lat > 3.86 && lat < 53.55);
  };

  return {
    bd09togcj02: bd09togcj02,
    gcj02tobd09: gcj02tobd09,
    wgs84togcj02: wgs84togcj02,
    gcj02towgs84: gcj02towgs84,
  };
});