最近在项目中集成百度地图API和高德API的时候，发现定位总是有偏移，考虑到我们项目中的硬件是自己制作的，最后跟踪了半天预估是未做坐标转换造成的。由此引出本文的话题，为什么我的坐标，在地图上显示会有偏移？各种坐标体系之间如何转换？到底有哪些坐标体系？什么是火星坐标？

1. 概念解释

首先搞清楚什么是火星坐标？到底有哪些坐标体系？由来是怎样的？

1.1 名词解释

坐标系统：用于定位的系统，就跟二维笛卡尔坐标系统一样，一个点使用(x,y)，就能确定该点在笛卡尔坐标系统中的唯一位置。这里讲的坐标系统，相对于笛卡尔坐标系统，要复杂许多，但作用却都是一样，主要用于定位，也就是精确地定位地表上的一点。
地理坐标系统：WGS84就是一种地理坐标系统。地理坐标坐标是对地球进行简单几何建模，比如将地球看成一个球体或者类球体，然后再将地表上点投影到该球面上形成的坐标就是地理坐标系统。WGS84就是定义了如何将地球抽象成球体或者类球体的规则。或者简单地来说，WGS84就是一堆参数，用于建立球体或者类球体，来近似地球。
投影坐标系统：由于地球是一个球状，所以一般将其某个区域投影在平面上，形成的坐标系称为投影坐标系。

1.2 简称解释

WGS84 ：地理坐标系统，Google Earth和中国外的Google Map使用，另外，目前基本上所有定位空间位置的设备都使用这种坐标系统，例如手机的GPS系统。
GCJ-02：投影坐标系统，也就是我们平常所说的火星坐标系，Google Map中国、高德和腾讯好像使用，这个是中国自己在WGS84基础上加密而成，目的显而易见。
BD09：投影坐标系统，百度地图使用，在GCJ-02基础上二次加密而成。

国内各地图API坐标系统比较

2. 转换方法

在我们清楚这些名词意义、API所对应的坐标系之后，接下来就是找寻坐标系相互转换的方法了。
1.可以通过嗲用直接的算法来转换
2.可以通过Web API来转换
3.可以通过第三方SDK API来转换

2.1 通过算法转换

GPS.java

package com.itbird.myapplication;

/**
 * 坐标对象，由经纬度构成
 * Created by xfkang on 2018/3/28.
 */

public class GPS {
    private double lat;
    private double lon;

    public GPS(double lat, double lon) {
        this.lat = lat;
        this.lon = lon;
    }

    public double getLat() {
        return lat;
    }

    public void setLat(double lat) {
        this.lat = lat;
    }

    public double getLon() {
        return lon;
    }

    public void setLon(double lon) {
        this.lon = lon;
    }

    public String toString() {
        return "lat:" + lat + "," + "lon:" + lon;
    }
}

GPSConverterUtils.java

package com.itbird.myapplication;

/**
 * 坐标转换工具类
 * WGS84: Google Earth采用，Google Map中国范围外使用
 * GCJ02: 火星坐标系，中国国家测绘局制定的坐标系统，由WGS84机密后的坐标。Google Map中国和搜搜地图使用，高德
 * BD09:百度坐标，GCJ02机密后的坐标系
 * 搜狗坐标系，图吧坐标等，估计也是在GCJ02基础上加密而成的
 * Created by xfkang on 2018/3/28.
 */

public class GPSConverterUtils {
    public static final String BAIDU_LBS_TYPE = "bd09ll";
    public static double pi = 3.1415926535897932384626;
    public static double a = 6378245.0;
    public static double ee = 0.00669342162296594323;

    /**
     * 84 to 火星坐标系 (GCJ-02) World Geodetic System ==> Mars Geodetic System
     * @param lat
     * @param lon
     */
    public static GPS gps84_To_Gcj02(double lat, double lon) {
        if (outOfChina(lat, lon)) {
            return null;
        }
        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 GPS(mgLat, mgLon);
    }

    /**
     * * 火星坐标系 (GCJ-02) to 84 * * @param lon * @param lat * @return
     */
    public static GPS gcj_To_Gps84(double lat, double lon) {
        GPS gps = transform(lat, lon);
        double lontitude = lon * 2 - gps.getLon();
        double latitude = lat * 2 - gps.getLat();
        return new GPS(latitude, lontitude);
    }

    /**
     * 火星坐标系 (GCJ-02) 与百度坐标系 (BD-09) 的转换算法 将 GCJ-02 坐标转换成 BD-09 坐标
     *
     * @param gg_lat
     * @param gg_lon
     */
    public static GPS gcj02_To_Bd09(double gg_lat, double gg_lon) {
        double x = gg_lon, y = gg_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 bd_lon = z * Math.cos(theta) + 0.0065;
        double bd_lat = z * Math.sin(theta) + 0.006;
        return new GPS(bd_lat, bd_lon);
    }

    /**
     * * 火星坐标系 (GCJ-02) 与百度坐标系 (BD-09) 的转换算法 * * 将 BD-09 坐标转换成GCJ-02 坐标 * * @param
     * bd_lat * @param bd_lon * @return
     */
    public static GPS bd09_To_Gcj02(double bd_lat, double bd_lon) {
        double x = bd_lon - 0.0065, y = bd_lat - 0.006;
        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 gg_lon = z * Math.cos(theta);
        double gg_lat = z * Math.sin(theta);
        return new GPS(gg_lat, gg_lon);
    }

    /**
     * (BD-09)-->84
     * @param bd_lat
     * @param bd_lon
     * @return
     */
    public static GPS bd09_To_Gps84(double bd_lat, double bd_lon) {

        GPS gcj02 = bd09_To_Gcj02(bd_lat, bd_lon);
        GPS map84 = gcj_To_Gps84(gcj02.getLat(),
                gcj02.getLon());
        return map84;

    }

    /**
     * is or not outOfChina
     * @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;
    }

    public static GPS transform(double lat, double lon) {
        if (outOfChina(lat, lon)) {
            return new GPS(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 GPS(mgLat, mgLon);
    }

    public 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;
    }


    public 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;
    }
}

2.2通过Web API转换

高德坐标转换Web API
在线api文档：http://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/convert/
适用场景：
为了使用高德服务，只支持将非高德坐标转换为高德坐标
使用说明：
第一步，申请”Web服务API”密钥（Key）；
第二步，拼接HTTP请求URL，第一步申请的Key需作为必填参数一同发送；
第三步，接收HTTP请求返回的数据（JSON或XML格式），解析数据。
如无特殊声明，接口的输入参数和输出数据编码全部统一为UTF-8。
使用样例：
http://restapi.amap.com/v3/assistant/coordinate/convert?locations=116.481499,39.990475&coordsys=gps&output=xml&key=<用户的key>

高德坐标转换API使用样例.png

百度坐标转换Web API
在线api文档：http://lbsyun.baidu.com/index.php?title=webapi/guide/changeposition
适用场景：
支持多种坐标互相转换

百度坐标转换WebAPI.png

GPS坐标转换Web API
在线api文档：http://www.gpsspg.com/api/convert/latlng/
适用场景：
支持多种坐标互相转换

GPS坐标转换WebAPI.png

2.3通过SDK API转换

高德 sdk api 转换
在线api文档：http://lbs.amap.com/api/android-sdk/guide/computing-equipment/coordinate-transformation/

高德 sdk api 转换.png

百度 sdk api 转换
在线api文档：http://lbsyun.baidu.com/index.php?title=androidsdk/guide/tool/coordinate

百度 sdk api 转换.png

总结：

至此，几种地图坐标系由来介绍以及相互转换的几种方法已经介绍完毕，视情况选取自己项目适合的方法，完成坐标转换即可。