Python实现常见的4种坐标互相转换

一、简介

主流被使用的地理坐标系并不统一，常用的有WGS84、GCJ02（火星坐标系）、BD09（百度坐标系）以及百度地图中保存矢量信息的web墨卡托，本文利用Python编写相关类以实现4种坐标系统之间的互相转换。

二、代码及说明

import math

class LngLatTransfer():

def __init__(self):
       self.x_pi = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0
       self.pi = math.pi  # π
       self.a = 6378245.0  # 长半轴
       self.es = 0.00669342162296594323  # 偏心率平方
       pass

def GCJ02_to_BD09(self, gcj_lng, gcj_lat):
       """
       实现GCJ02向BD09坐标系的转换
       :param lng: GCJ02坐标系下的经度
       :param lat: GCJ02坐标系下的纬度
       :return: 转换后的BD09下经纬度
       """
       z = math.sqrt(gcj_lng * gcj_lng + gcj_lat * gcj_lat) + 0.00002 * math.sin(gcj_lat * self.x_pi)
       theta = math.atan2(gcj_lat, gcj_lng) + 0.000003 * math.cos(gcj_lng * self.x_pi)
       bd_lng = z * math.cos(theta) + 0.0065
       bd_lat = z * math.sin(theta) + 0.006
       return bd_lng, bd_lat

def BD09_to_GCJ02(self, bd_lng, bd_lat):
       '''
       实现BD09坐标系向GCJ02坐标系的转换
       :param bd_lng: BD09坐标系下的经度
       :param bd_lat: BD09坐标系下的纬度
       :return: 转换后的GCJ02下经纬度
       '''
       x = bd_lng - 0.0065
       y = bd_lat - 0.006
       z = math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * math.sin(y * self.x_pi)
       theta = math.atan2(y, x) - 0.000003 * math.cos(x * self.x_pi)
       gcj_lng = z * math.cos(theta)
       gcj_lat = z * math.sin(theta)
       return gcj_lng, gcj_lat

def WGS84_to_GCJ02(self, lng, lat):
       '''
       实现WGS84坐标系向GCJ02坐标系的转换
       :param lng: WGS84坐标系下的经度
       :param lat: WGS84坐标系下的纬度
       :return: 转换后的GCJ02下经纬度
       '''
       dlat = self._transformlat(lng - 105.0, lat - 35.0)
       dlng = self._transformlng(lng - 105.0, lat - 35.0)
       radlat = lat / 180.0 * self.pi
       magic = math.sin(radlat)
       magic = 1 - self.es * magic * magic
       sqrtmagic = math.sqrt(magic)
       dlat = (dlat * 180.0) / ((self.a * (1 - self.es)) / (magic * sqrtmagic) * self.pi)
       dlng = (dlng * 180.0) / (self.a / sqrtmagic * math.cos(radlat) * self.pi)
       gcj_lng = lat + dlat
       gcj_lat = lng + dlng
       return gcj_lng, gcj_lat

def GCJ02_to_WGS84(self, gcj_lng, gcj_lat):
       '''
       实现GCJ02坐标系向WGS84坐标系的转换
       :param gcj_lng: GCJ02坐标系下的经度
       :param gcj_lat: GCJ02坐标系下的纬度
       :return: 转换后的WGS84下经纬度
       '''
       dlat = self._transformlat(gcj_lng - 105.0, gcj_lat - 35.0)
       dlng = self._transformlng(gcj_lng - 105.0, gcj_lat - 35.0)
       radlat = gcj_lat / 180.0 * self.pi
       magic = math.sin(radlat)
       magic = 1 - self.es * magic * magic
       sqrtmagic = math.sqrt(magic)
       dlat = (dlat * 180.0) / ((self.a * (1 - self.es)) / (magic * sqrtmagic) * self.pi)
       dlng = (dlng * 180.0) / (self.a / sqrtmagic * math.cos(radlat) * self.pi)
       mglat = gcj_lat + dlat
       mglng = gcj_lng + dlng
       lng = gcj_lng * 2 - mglng
       lat = gcj_lat * 2 - mglat
       return lng, lat

def BD09_to_WGS84(self, bd_lng, bd_lat):
       '''
       实现BD09坐标系向WGS84坐标系的转换
       :param bd_lng: BD09坐标系下的经度
       :param bd_lat: BD09坐标系下的纬度
       :return: 转换后的WGS84下经纬度
       '''
       lng, lat = self.BD09_to_GCJ02(bd_lng, bd_lat)
       return self.GCJ02_to_WGS84(lng, lat)

def WGS84_to_BD09(self, lng, lat):
       '''
       实现WGS84坐标系向BD09坐标系的转换
       :param lng: WGS84坐标系下的经度
       :param lat: WGS84坐标系下的纬度
       :return: 转换后的BD09下经纬度
       '''
       lng, lat = self.WGS84_to_GCJ02(lng, lat)
       return self.GCJ02_to_BD09(lng, lat)

def _transformlat(self, lng, lat):
       ret = -100.0 + 2.0 * lng + 3.0 * lat + 0.2 * lat * lat + \
             0.1 * lng * lat + 0.2 * math.sqrt(math.fabs(lng))
       ret += (20.0 * math.sin(6.0 * lng * self.pi) + 20.0 *
               math.sin(2.0 * lng * self.pi)) * 2.0 / 3.0
       ret += (20.0 * math.sin(lat * self.pi) + 40.0 *
               math.sin(lat / 3.0 * self.pi)) * 2.0 / 3.0
       ret += (160.0 * math.sin(lat / 12.0 * self.pi) + 320 *
               math.sin(lat * self.pi / 30.0)) * 2.0 / 3.0
       return ret

def _transformlng(self, lng, lat):
       ret = 300.0 + lng + 2.0 * lat + 0.1 * lng * lng + \
             0.1 * lng * lat + 0.1 * math.sqrt(math.fabs(lng))
       ret += (20.0 * math.sin(6.0 * lng * self.pi) + 20.0 *
               math.sin(2.0 * lng * self.pi)) * 2.0 / 3.0
       ret += (20.0 * math.sin(lng * self.pi) + 40.0 *
               math.sin(lng / 3.0 * self.pi)) * 2.0 / 3.0
       ret += (150.0 * math.sin(lng / 12.0 * self.pi) + 300.0 *
               math.sin(lng / 30.0 * self.pi)) * 2.0 / 3.0
       return ret

def WGS84_to_WebMercator(self, lng, lat):
       '''
       实现WGS84向web墨卡托的转换
       :param lng: WGS84经度
       :param lat: WGS84纬度
       :return: 转换后的web墨卡托坐标
       '''
       x = lng * 20037508.342789 / 180
       y = math.log(math.tan((90 + lat) * self.pi / 360)) / (self.pi / 180)
       y = y * 20037508.34789 / 180
       return x, y

def WebMercator_to_WGS84(self, x, y):
       '''
       实现web墨卡托向WGS84的转换
       :param x: web墨卡托x坐标
       :param y: web墨卡托y坐标
       :return: 转换后的WGS84经纬度
       '''
       lng = x / 20037508.34 * 180
       lat = y / 20037508.34 * 180
       lat = 180 / self.pi * (2 * math.atan(math.exp(lat * self.pi / 180)) - self.pi / 2)
       return lng, lat

整个模块的使用方式可用下面的导图概括，其中每个函数都只需要传入经纬度坐标信息：

来源：https://www.cnblogs.com/feffery/p/11023673.html