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java地理坐標系及投影間轉(zhuǎn)換代碼示例

 更新時間:2024年08月14日 09:55:52   作者:mush001  
在地圖投影中,經(jīng)常需要將坐標從不同的坐標系之間進行轉(zhuǎn)換,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于java地理坐標系及投影間轉(zhuǎn)換的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

一、坐標系簡介

1.地心坐標

地心坐標顧名思義所建立的地球橢球中心為地心,常用地心坐標系有WGS84與CGCS2000,主要參數(shù)有長半軸與扁率,地心坐標系橢球之間參數(shù)相近。

2.參心坐標

參心坐標所建立的地球橢球是以某一片區(qū)域更為擬合,可以理解為一種局部最優(yōu)的坐標系,在國內(nèi)常用參心坐標系有西安80與北京54,各坐標系橢球間主要參數(shù)長半軸與扁率參數(shù)相差較大,且姿態(tài)也有所不同。

二、坐標系間轉(zhuǎn)換

1.七參數(shù)轉(zhuǎn)換

七參數(shù)轉(zhuǎn)換遵循布爾莎模型,根據(jù)至少三個已知在基礎(chǔ)與目標坐標系中坐標的點可以計算得到,布爾莎模型易于查到不多贅述。

上圖中簡單表示了不同坐標系間的姿態(tài)關(guān)系,以及七參數(shù)的實際意義。

可以看到,坐標變換是針對平面坐標的,若獲得的是經(jīng)緯度,可根據(jù)后續(xù)提到的方法進行經(jīng)緯度到平面坐標的投影轉(zhuǎn)換。

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;
    }
}

2.四參數(shù)轉(zhuǎn)換

在已知兩點一下的基礎(chǔ)和目標坐標信息使,利用四參數(shù)轉(zhuǎn)換也可以實現(xiàn),但誤差會更大,與七參數(shù)類似,但四參數(shù)轉(zhuǎn)換不考慮高程,只針對平面的北坐標與東坐標。

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、投影轉(zhuǎn)換

1.EPSG編碼與依賴

EPSG編碼是一種用于定義不同坐標系的編碼,在java中利用proj4j庫配合EPSG編碼即可實現(xiàn)不同投影轉(zhuǎn)換。其實上面的不同坐標系下坐標變換也可以用此方法實現(xiàn),但代碼都較簡單不多贅述。

在Maven中添加下方依賴即可完成proj4j庫的添加,注意版本號自行修改。

<dependency>
            <groupId>org.osgeo</groupId>
            <artifactId>proj4j</artifactId>
            <version>0.1.0</version>
</dependency>

2.投影方式

        UTM投影:

                特點:保長度不保方向,適用南緯80到北緯84度,通常應(yīng)用于全球坐標,因此以六度分帶,且分帶從西經(jīng)180度起始,對應(yīng)國內(nèi)帶號加30。

                EPSG:32601-32660,按帶號修改后兩位。

        Web墨卡托投影:

                特點:保方向不保長度,適用于服務(wù)集成交互。

                EPSG:3857,只有一個是因為該投影方式認為地球為規(guī)則球體。

        高斯克呂格投影:

                特點:與UTM類似但包含所有緯度,多用于國內(nèi)的坐標。

                EPSG:CGCS2000:4513-4554;北京54:2410-2442;西安80:2349-2390

        各橢球的EPSG:WGS84:4326;CGCS2000:4490;西安80:4610;北京54:4214

3.示例

簡單示例,列出UTM投影、WGS84_N坐標系時,滿足轉(zhuǎn)換的兩坐標正反投影的結(jié)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){
        // 創(chuàng)建CRS工廠
        CRSFactory crsFactory = new CRSFactory();

        // 創(chuàng)建UTM坐標參考系統(tǒng)(CRS),這里以UTM 33N為例
        CoordinateReferenceSystem utmCrs = crsFactory.createFromName("EPSG:" + sys1);

        // 創(chuàng)建WGS84坐標參考系統(tǒng)
        CoordinateReferenceSystem wgs84Crs = crsFactory.createFromName("EPSG:" + sys2);

        // 創(chuàng)建坐標轉(zhuǎn)換工廠
        CoordinateTransformFactory transformFactory = new CoordinateTransformFactory();
        if (xyTolb){
            // 創(chuàng)建從UTM到WGS84的坐標轉(zhuǎn)換器
            CoordinateTransform transformToWgs84 = transformFactory.createTransform(utmCrs, wgs84Crs);
            // 創(chuàng)建UTM坐標點
            ProjCoordinate utmPoint = new ProjCoordinate(argX, argY); // X, Y in meters

            // 轉(zhuǎn)換到WGS84坐標點
            ProjCoordinate wgs84Point = new ProjCoordinate();
            transformToWgs84.transform(utmPoint, wgs84Point);

            // 打印WGS84坐標
            System.out.println("WGS84: " + wgs84Point.x + ", " + wgs84Point.y);
        }else {
            // 如果需要,可以創(chuàng)建從WGS84到UTM的坐標轉(zhuǎn)換器
            CoordinateTransform transformToUtm = transformFactory.createTransform(wgs84Crs,utmCrs);
            // 創(chuàng)建UTM坐標點
            ProjCoordinate wgs84Point = new ProjCoordinate(argX, argY);
            // 轉(zhuǎn)換回UTM坐標點
            ProjCoordinate utmPointBack = new ProjCoordinate();
            transformToUtm.transform(wgs84Point, utmPointBack);

            // 打印轉(zhuǎn)換回的UTM坐標
            System.out.println("UTM: " + utmPointBack.x + ", " + utmPointBack.y);
        }

    }
}

總結(jié) 

到此這篇關(guān)于java地理坐標系及投影間轉(zhuǎn)換的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java地理坐標系及投影間轉(zhuǎn)換內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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