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java地理坐标系及投影间转换代码示例

2024-08-14 09:55:36 作者：mush001

在地图投影中,经常需要将坐标从不同的坐标系之间进行转换,下面这篇文章主要给大家介绍了关于java地理坐标系及投影间转换的相关资料,需要的朋友可以参考下

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() {
        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 + cosAngle * 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

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
        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

到此这篇关于java地理坐标系及投影间转换的文章就介绍到这了,更多相关java地理坐标系及投影间转换内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！