坐标系介绍
常见坐标系
WGS84坐标系（标准的GPS坐标）
GPS，WGS-84，原始坐标体系。一般用国际标准的GPS记录仪记录下来的坐标，都是GPS的坐标。

EPSG:4326 与WGS84的关系？
在国际上，每个坐标系统都会被分配一个 EPSG 代码，EPSG:4326 就是 WGS84 的代码

WGS84 Web墨卡托（平面地图）
EPSG:3857（WGS 84 / Pseudo-Mercator） 代号是web墨卡托的正式代号

 

GCJ02经纬度投影（火星坐标系）
GCJ-02是由中国国家测绘局（G表示Guojia国家，C表示Cehui测绘，J表示Ju局）制订的地理信息系统的坐标系统。

GCJ-02是国测局02年发布的坐标体系。又称“火星坐标”

这里的GCJ02经纬度投影，也就是在WGS84经纬度的基础之上，进行GCJ-02加偏。加偏处理是按照特殊的算法，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。

该坐标系的坐标值为经纬度格式，单位为度。

GCJ02 Web 墨卡托投影
该坐标系的坐标值为Web墨卡托格式，单位为米。

国内政策的原因，国内地图会有加密要求，一般有两种情况:

一种是在 Web墨卡托的基础上经过国家标准加密的国标02坐标系，熟称“火星坐标系”；
另一种是在国标的02坐标系下进一步进行加密，如百度地图的BD09坐标系
BD09 经纬度投影
BD09经纬度投影属于百度坐标系，

它是在标准经纬度的基础上进行GCJ-02加偏之后，再加上百度自身的加偏算法，也就是在标准经纬度的基础之上进行了两次加偏。

该坐标系的坐标值为经纬度格式，单位为度。

常用坐标系区分?
EPSG:4326，等同于WGS84坐标系

CGCS2000，天地图坐标系，与GPS一样，偏移较小

GCJ02，火星坐标系，将GPS坐标做偏移之后的数据

EPSG:3857，等同于900913，由墨卡托投影而来(最初 Web Mercator 被拒绝分配EPSG 代码。于是大家普遍使用 EPSG:900913（Google的数字变形） 的非官方代码来代表它)

BD-09:，百度地图使用坐标系

地图偏移
为什么要地图偏移？
一言以蔽之：为了国家安全。可以想象，如果地图不加密，在百度上找到关键（军事、科研所等）目标，导弹空袭，损失不可估量

偏移在哪里？
设备一般是标准的GPS信息 —— 我们也很难要求外国各个厂商按照中国的要求制造GPS设备

中国政府加密的是地图，而非GPS 信号

地图做了偏移，为什么地图定位很精准（百度地图说明）
百度地图供应商是思维图新，地图提供给百度之前，需要先提交给测绘局，测绘局对地图做偏移加密，加密地图的坐标系就变成了GCJ-02(火星坐标系)

百度收到思维图新的地图之后发现，在地图上，GPS位置会偏很远

百度再把地图软件拿到测绘局，请他们加入一个“保密插件”，对GPS做同样的偏移
对GPS偏移

总结：地图偏移 和 GPS 偏移，保证了地图和GPS重合了

坐标转换
为什么要做坐标转换
工作中，开发的项目使用的是openlayers或者leaflet 开源地图引擎，使用地图的业务逻辑已经写好了，为了提高业务组件的复用性，当地图切换的时候，最好的方式就是切换地图图层，关于业务的API不要变化，那么剩下的工作就是坐标系转换即可；

比如，要使用百度地图，使用百度的地图引擎（bmap.js），那么业务逻辑的代码就要使用百度的API来实现，等于重新开发了一次，降低了效率，不利于代码复用

让地图提供 WMTS 服务，就可以实现只换图层，不换API 的要求

地图服务（后台地图引擎可提供的能力）
TMS——Tile Map Service 即TMS，切片地图服务
将地图切割成多个级别的图片金字塔（四叉树形式分割），

它通常需要一种遵循REST原则的URI结构去标识每一张切片。

TMS是纯RESTful的；
TMS瓦片是正方形
WMTS——Web Map Tile Service即WMTS，网络地图切片服务，
它是一种在互联网上预渲染或进行实时地图瓦片计算的服务。

例如，在浏览器中输入 https://maponline0.bdimg.com/tile/?qt=vtile&x=1579&y=589&z=13&styles=pl&scaler=1&udt=20210506&from=jsapi2_0,就可以查看到图片

WMTS可以有三种协议：KVP、SOAP、RESTful；

WMTS瓦片是矩形；

WMTS中对应的不同比例尺瓦片可以尺寸不同

另外WMTS可以获取以下信息

可以获取地图瓦片；
可以获取WMTS服务的元数据；
可以获取单一瓦片的FeatureInfo；
可以获取地图的图例；
WMS——Web Map Service，网络地图服务
当客户端请求WMS服务时，返回给客户端是一张完整的图片，它不能让客户端知道瓦片布局，客户端取到直接展示，故WMS仅是重在灵活性。

但是复用的概率低之又低，当并发增大，服务端性能就随之大大下降。

有不同的请求类型：

GetCapabilities：返回WMS服务的元数据和可获取的图层
GetMap ：返回地图图片
GetFeatureInfo ：如果图层被标记为“queryable”，就可以通过坐标请求地图图片数据
DescribeLayer ：返回指定图层的要素类型
GetLegendGraphic：返回地图图例图片
常用坐标系的转换工具（百度地图、GCJ、WGS84）
const mapTools = (function () {
 const x_pi = (3.14159265358979324 * 3000.0) / 180.0;

 var pi = 3.14159265358979324;
 var a = 6378245.0;
 var ee = 0.00669342162296594323;

 var LLBAND = [75, 60, 45, 30, 15, 0];
 var LL2MC = [
   [
     -0.0015702102444, 111320.7020616939, 1704480524535203, -10338987376042340,
     26112667856603880, -35149669176653700, 26595700718403920,
     -10725012454188240, 1800819912950474, 82.5,
   ],
   [
     0.0008277824516172526, 111320.7020463578, 647795574.6671607,
     -4082003173.641316, 10774905663.51142, -15171875531.51559,
     12053065338.62167, -5124939663.577472, 913311935.9512032, 67.5,
   ],
   [
     0.00337398766765, 111320.7020202162, 4481351.045890365,
     -23393751.19931662, 79682215.47186455, -115964993.2797253,
     97236711.15602145, -43661946.33752821, 8477230.501135234, 52.5,
   ],
   [
     0.00220636496208, 111320.7020209128, 51751.86112841131, 3796837.749470245,
     992013.7397791013, -1221952.21711287, 1340652.697009075,
     -620943.6990984312, 144416.9293806241, 37.5,
   ],
   [
     -0.0003441963504368392, 111320.7020576856, 278.2353980772752,
     2485758.690035394, 6070.750963243378, 54821.18345352118,
     9540.606633304236, -2710.55326746645, 1405.483844121726, 22.5,
   ],
   [
     -0.0003218135878613132, 111320.7020701615, 0.00369383431289,
     823725.6402795718, 0.46104986909093, 2351.343141331292, 1.58060784298199,
     8.77738589078284, 0.37238884252424, 7.45,
   ],
 ];
 var MCBAND = [12890594.86, 8362377.87, 5591021, 3481989.83, 1678043.12, 0];
 var MC2LL = [
   [
     1.410526172116255e-8, 0.00000898305509648872, -1.9939833816331,
     200.9824383106796, -187.2403703815547, 91.6087516669843,
     -23.38765649603339, 2.57121317296198, -0.03801003308653, 17337981.2,
   ],
   [
     -7.435856389565537e-9, 0.000008983055097726239, -0.78625201886289,
     96.32687599759846, -1.85204757529826, -59.36935905485877,
     47.40033549296737, -16.50741931063887, 2.28786674699375, 10260144.86,
   ],
   [
     -3.030883460898826e-8, 0.00000898305509983578, 0.30071316287616,
     59.74293618442277, 7.357984074871, -25.38371002664745, 13.45380521110908,
     -3.29883767235584, 0.32710905363475, 6856817.37,
   ],
   [
     -1.981981304930552e-8, 0.000008983055099779535, 0.03278182852591,
     40.31678527705744, 0.65659298677277, -4.44255534477492, 0.85341911805263,
     0.12923347998204, -0.04625736007561, 4482777.06,
   ],
   [
     3.09191371068437e-9, 0.000008983055096812155, 0.00006995724062,
     23.10934304144901, -0.00023663490511, -0.6321817810242, -0.00663494467273,
     0.03430082397953, -0.00466043876332, 2555164.4,
   ],
   [
     2.890871144776878e-9, 0.000008983055095805407, -3.068298e-8,
     7.47137025468032, -0.00000353937994, -0.02145144861037, -0.00001234426596,
     0.00010322952773, -0.00000323890364, 826088.5,
   ],
 ];

 function getRange(cC, cB, T) {
   if (cB != null) {
     cC = Math.max(cC, cB);
   }
   if (T != null) {
     cC = Math.min(cC, T);
   }
   return cC;
 }
 function getLoop(cC, cB, T) {
   while (cC > T) {
     cC -= T - cB;
   }
   while (cC < cB) {
     cC += T - cB;
   }
   return cC;
 }
 function convertor(cC, cD) {
   if (!cC || !cD) {
     return null;
   }
   let T = cD[0] + cD[1] * Math.abs(cC.x);
   const cB = Math.abs(cC.y) / cD[9];
   let cE =
     cD[2] +
     cD[3] * cB +
     cD[4] * cB * cB +
     cD[5] * cB * cB * cB +
     cD[6] * cB * cB * cB * cB +
     cD[7] * cB * cB * cB * cB * cB +
     cD[8] * cB * cB * cB * cB * cB * cB;
   T *= cC.x < 0 ? -1 : 1;
   cE *= cC.y < 0 ? -1 : 1;
   return [T, cE];
 }

 /**
  * 百度墨卡托坐标转百度经纬度坐标：
  * @param {*} cB
  * @returns
  */
 function convertBdMC2LL(lnglat) {
   const cB = {
     x: lnglat.lng,
     y: lnglat.lat,
   };
   const cC = {
     x: Math.abs(cB.x),
     y: Math.abs(cB.y),
   };
   let cE;
   for (let cD = 0, len = MCBAND.length; cD < len; cD++) {
     if (cC.y >= MCBAND[cD]) {
       cE = MC2LL[cD];
       break;
     }
   }
   const T = convertor(cB, cE);
   return T;
 }

 /**
  * 百度BD09经纬度坐标转百度墨卡托坐标：
  * @param {*} T
  * @returns
  */
 function convertBdLL2MC(lnglat) {
   const T = {
     x: lnglat.lng,
     y: lnglat.lat,
   };
   let cD, cC, len;
   T.x = getLoop(T.x, -180, 180);
   T.y = getRange(T.y, -74, 74);
   const cB = T;
   for (cC = 0, len = LLBAND.length; cC < len; cC++) {
     if (cB.y >= LLBAND[cC]) {
       cD = LL2MC[cC];
       break;
     }
   }
   if (!cD) {
     for (cC = LLBAND.length - 1; cC >= 0; cC--) {
       if (cB.y <= -LLBAND[cC]) {
         cD = LL2MC[cC];
         break;
       }
     }
   }
   const cE = convertor(T, cD);
   // return cE;
   return {
     lng: cE[0],
     lat: cE[1],
   };
 }

 /*判断是否在国内，不在国内则不做偏移*/
 function outOfChina(lon, lat) {
   if ((lon < 72.004 || lon > 137.8347) && (lat < 0.8293 || lat > 55.8271)) {
     return true;
   } else {
     return false;
   }
 }
 function transformLat(x, y) {
   var 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;
 }

 function transformLon(x, y) {
   var 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;
 }
 function delta(lat, lon) {
   let a = 6378245.0; //  a: 卫星椭球坐标投影到平面地图坐标系的投影因子。
   let ee = 0.00669342162296594323; //  ee: 椭球的偏心率。
   let dLat = transformLat(lon - 105.0, lat - 35.0);
   let dLon = transformLon(lon - 105.0, lat - 35.0);
   let radLat = (lat / 180.0) * pi;
   let magic = Math.sin(radLat);
   magic = 1 - ee * magic * magic;
   let sqrtMagic = Math.sqrt(magic);
   dLat = (dLat * 180.0) / (((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtMagic)) * pi);
   dLon = (dLon * 180.0) / ((a / sqrtMagic) * Math.cos(radLat) * pi);
   return {
     lat: dLat,
     lon: dLon,
   };
 }

 // 地球坐标系(WGS-84)转火星坐标系(GCJ)：
 function transformWGS2GCJ(lnglat) {
   const wgLat = lnglat.lat;
   const wgLon = lnglat.lng;
   var mars_point = {};
   if (outOfChina(wgLon, wgLat)) {
     mars_point.lat = wgLat;
     mars_point.lon = wgLon;
     return;
   }
   var dLat = transformLat(wgLon - 105.0, wgLat - 35.0);
   var dLon = transformLon(wgLon - 105.0, wgLat - 35.0);
   var radLat = (wgLat / 180.0) * pi;
   var magic = Math.sin(radLat);
   magic = 1 - ee * magic * magic;
   var sqrtMagic = Math.sqrt(magic);
   dLat = (dLat * 180.0) / (((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtMagic)) * pi);
   dLon = (dLon * 180.0) / ((a / sqrtMagic) * Math.cos(radLat) * pi);
   mars_point.lat = wgLat + dLat;
   mars_point.lng = wgLon + dLon;
   return mars_point;
 }

 // 火星坐标系GCJ02转地球坐标系WGS84：
 function transformGCJ2WGS(lnglat) {
   const gcjLat = lnglat.lat;
   const gcjLon = lnglat.lng;
   let d = delta(gcjLat, gcjLon);
   return {
     lat: gcjLat - d.lat,
     lng: gcjLon - d.lon,
   };
 }

 /**
  * 百度坐标转火星坐标：
  * @param {*} baidu_point
  * @returns
  */
 function baiduTomars(baidu_point) {
   var mars_point = { lng: 0, lat: 0 };
   var x = baidu_point.lng - 0.0065;
   var y = baidu_point.lat - 0.006;
   var z = Math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * Math.sin(y * x_pi);
   var theta = Math.atan2(y, x) - 0.000003 * Math.cos(x * x_pi);
   mars_point.lng = z * Math.cos(theta);
   mars_point.lat = z * Math.sin(theta);
   return mars_point;
 }

 /**
  * 火星坐标转百度坐标：
  * @param {*} mars_point
  * @returns
  */
 function marsTobaidu(mars_point) {
   var baidu_point = { lng: 0, lat: 0 };
   var x = mars_point.lng;
   var y = mars_point.lat;
   var z = Math.sqrt(x * x + y * y) + 0.00002 * Math.sin(y * x_pi);
   var theta = Math.atan2(y, x) + 0.000003 * Math.cos(x * x_pi);
   baidu_point.lng = z * Math.cos(theta) + 0.0065;
   baidu_point.lat = z * Math.sin(theta) + 0.006;
   return baidu_point;
 }
 // 测试百度和火星坐标系的转换
 function testBaiduMars() {
   const lng = 116.01965;
   const lat = 40.043425;
   const lnglat = {
     lng,
     lat,
   };
   let result;
   result = mapTools.baiduTomars(lnglat);
   console.log(result); // { lng: 116.01318467451765, lat: 40.037373017166615 }
   result = mapTools.marsTobaidu(result);
   console.log(result);
 }
 // 测试火星坐标系和WGS 相互转换
 function testWGSMars() {
   const lng = 116.01965;
   const lat = 40.043425;
   const lnglat = {
     lng,
     lat,
   };
   let result;
   result = mapTools.transformWGS2GCJ(lnglat); // 地球坐标系(WGS-84)转火星坐标系(GCJ)：
   console.log(result); // { lng: 116.01318467451765, lat: 40.037373017166615 }
   result = mapTools.transformGCJ2WGS(result);
   console.log(result);
 }

 // 测试百度经纬度和墨卡托坐标的相互转换
 function testBdMC2LL() {
   const lng = 116.01965;
   const lat = 40.043425;
   const lnglat = {
     lng,
     lat,
   };
   let result;
   result = mapTools.convertBdLL2MC(lnglat); // 地球坐标系(WGS-84)转火星坐标系(GCJ)：
   console.log(result); // { lng: 116.01318467451765, lat: 40.037373017166615 }
   result = mapTools.convertBdMC2LL(result);
   console.log(result);
 }

 return {
   test: {
     testBaiduMars, // 百度经纬度和GCJ坐标系的相互转换
     testWGSMars, // WGS84 和 GCJ 坐标系的转换
     testBdMC2LL //测试百度经纬度和墨卡托坐标的相互转换
   },
   convertBdMC2LL, // 百度墨卡托坐标转百度经纬度坐标：
   convertBdLL2MC, // 百度BD09经纬度坐标转百度墨卡托坐标：
   transformWGS2GCJ, // 地球坐标系(WGS-84)转火星坐标系(GCJ)：
   transformGCJ2WGS, // 火星坐标系GCJ02转地球坐标系WGS84：
   baiduTomars, // 百度坐标转火星坐标：
   marsTobaidu, // 火星坐标转百度坐标：
 };
})();
// mapTools.test.testBaiduMars()
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