地球坐标-火星坐标-百度坐标及之间的转换算法 C#

美国GPS使用的是WGS84的坐标系统，以经纬度的形式来表示地球平面上的某一个位置。但在我国，出于国家安全考虑，国内所有导航电子地图必须使 用国家测绘局制定的加密坐标系统，即将一个真实的经纬度坐标加密成一个不正确的经纬度坐标，在业内将前者称之为地球坐标，后者称之为火星坐标。国家保密插件，也叫做加密插件或者加偏或者SM模组，其实就是对真实坐标系统进行人为的加偏处理，按照几行代码的算法，将真实的坐标加密成虚假的坐标，而这个加偏并不是线性的加偏，所以各地的偏移情况都会有所不同。而加密后的坐标也常被人称为火星坐标系统(GCJ-02)。

所有的电子地图所有的导航设备，都需要加入国家保密插件。第一步，地图公司测绘地图，测绘完成后，送 到国家测绘局，将真实坐标的电子地图，加密成“火星坐标”，这样的地图才是可以出版和发布的，然后才可以让GPS公司处理。第二步，所有的GPS公司，只 要需要汽车导航的，需要用到导航电子地图的，统统需要在软件中加入国家保密算法，将COM口读出来的真实的坐标信号，加密转换成国家要求的保密的坐标，这 样，GPS导航仪和导航电子地图就可以完全匹配，GPS也就可以正常工作。

百毒等在线地图为了配合政府，以及保护自己的商业利益，在GCJ-02的基础上都使用了进一步的其它坐标加密算法形成了如百度坐标、图吧坐标的坐标系统。这样的做法让他们既符合了国家要求，又进一步防止用户迁移。

国内地图坐标系统计：

Google 的地图服务有两个版本：
一为 Google Maps，可以通过 maps.google.com 访问
二为 Google Ditu，可以通过 ditu.google.cn 或 ditu.google.com 或 maps.google.cn 访问
显而易见，第二个版本是为了中国准备的。

名词总结：
地球坐标：指WGS84坐标系统
火星坐标：指使用国家保密插件人为偏移后的坐标
地球地图：指与地球坐标对应的客观真实的地图
火星地图：指经过加密偏移后的，与火星坐标对应的地图

问题：

首先，我们手上所有的GPS设备，根据渠道和接口软件的不同，分为火星坐标设备与WGS84坐标设备两种，另外所有GPS设备中的地图以及网上的地图，分为火星地图（即人为偏移）和真实地图两种。
比如国内“正规渠道的车载GPS”，采用的是火星坐标配火星地图，完美结合，能够准确的在地球上使用，缺点就是记录的点和轨迹都是火星的，与其他地球人无法交流分享。
多数水货GPS设备，使用的都是地球坐标配火星地图，这样轨迹和航点都是真实坐标的，只不过在火星地图上偏移了
有些玩家，会将火星地图加入偏移算法（无论准确或不准确），人为纠偏，形成地球坐标配纠偏地图（自制地图），不考虑误差可以正常使用
而目前，所有正式发布的大陆境内电子地图，都是火星地图，所以只有大陆之外地区，才能够用到地球坐标与官方地球地图完美结合的解决方案。

传说中的转换：

WGS-84 到 GCJ-02 的转换（即 GPS 加偏）算法是一个普通青年轻易无法接触到的“公开”的秘密。这个算法的代码在互联网上是公开的，详情请使用 Google 搜索 "wgtochina_lb" 。整理后的算法代码请参考 https://on4wp7.codeplex.com/SourceControl/changeset/view/21483#353936 。知道了这个算法之后，就可以离线进行 Google 地图偏移校正，不必像之前那么麻烦。至于 GCJ-02 到 WGS-84 的转换（即 GPS 纠偏），可以使用二分法。

using System;

namespace Navi
{
    class EvilTransform
    {
        const double pi = 3.14159265358979324;

        //
        // Krasovsky 1940
        //
        // a = 6378245.0, 1/f = 298.3
        // b = a * (1 - f)
        // ee = (a^2 - b^2) / a^2;
        const double a = 6378245.0;
        const double ee = 0.00669342162296594323;

        //
        // World Geodetic System ==> Mars Geodetic System
        public static void transform(double wgLat, double wgLon, out double mgLat, out double mgLon)
        {
            if (outOfChina(wgLat, wgLon))
            {
                mgLat = wgLat;
                mgLon = wgLon;
                return;
            }
            double dLat = transformLat(wgLon - 105.0, wgLat - 35.0);
            double dLon = transformLon(wgLon - 105.0, wgLat - 35.0);
            double radLat = wgLat / 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);
            mgLat = wgLat + dLat;
            mgLon = wgLon + dLon;
        }

        static bool 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;
        }

        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;
        }

        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;
        }
    }
}

百度坐标：

4.3 百度坐标为何有偏移？

国际经纬度坐标标准为WGS-84,国内必须至少使用国测局制定的GCJ-02,对地理位置进行首次加密。百度坐标在此基础上，进行了BD-09二次加密措施,更加保护了个人隐私。百度对外接口的坐标系并不是GPS采集的真实经纬度，需要通过坐标转换接口进行转换。

4.2 百度采用何种坐标体系？

百度地图api中采用两种坐标体系，经纬度坐标系和墨卡托投影坐标系。前者单位是度，后者单位是米，具体定义可以参见百科词条解释： http://baike.baidu.com/view/61394.htm和http://baike.baidu.com/view/301981.htm。

火星坐标与百度坐标(GCJ-02----BD-09)转换：

const double x_pi = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0;

//将 GCJ-02 坐标转换成 BD-09 坐标
void bd_encrypt(double gg_lat, double gg_lon, double &bd_lat, double &bd_lon)
{
    double x = gg_lon, y = gg_lat;
    double z = sqrt(x * x + y * y) + 0.00002 * sin(y * x_pi);
    double theta = atan2(y, x) + 0.000003 * cos(x * x_pi);
    bd_lon = z * cos(theta) + 0.0065;
    bd_lat = z * sin(theta) + 0.006;
}

//将 BD-09 坐标转换成  GCJ-02坐标
void bd_decrypt(double bd_lat, double bd_lon, double &gg_lat, double &gg_lon)
{
    double x = bd_lon - 0.0065, y = bd_lat - 0.006;
    double z = sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * sin(y * x_pi);
    double theta = atan2(y, x) - 0.000003 * cos(x * x_pi);
    gg_lon = z * cos(theta);
    gg_lat = z * sin(theta);
}