Python实现高德坐标到WGS-84的转换

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高德地图（GCJ-02）坐标系转换为WGS-84坐标系的方法通常需要进行数学变换。高德地图使用的坐标系是中国的“火星坐标系”（GCJ-02），而WGS-84是全球通用的坐标系。因此，直接使用两者的坐标会有偏差，尤其是在中国大陆地区。

今天我们介绍一下如何将在 Python 中进行转换。

import math
# 定义常数PI = 3.1415926535897932384626AXIS = 6378245.0  # 长半轴OFFSET = 0.00669342162296594323  # 偏心率平方
def transform_lat(x, y):    ret = -100.0 + 2.0 * x + 3.0 * y + 0.2 * y * y + 0.1 * x * y + 0.2 * math.sqrt(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
def transform_lng(x, y):    ret = 300.0 + x + 2.0 * y + 0.1 * x * x + 0.1 * x * y + 0.1 * math.sqrt(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
def gcj02_to_wgs84(lat, lng):    if out_of_china(lat, lng):        return lat, lng    dlat = transform_lat(lng - 105.0, lat - 35.0)    dlng = transform_lng(lng - 105.0, lat - 35.0)    radlat = lat / 180.0 * PI    magic = math.sin(radlat)    magic = 1 - OFFSET * magic * magic    sqrtmagic = math.sqrt(magic)    dlat = (dlat * 180.0) / ((AXIS * (1 - OFFSET)) / (magic * sqrtmagic) * PI)    dlng = (dlng * 180.0) / (AXIS / sqrtmagic * math.cos(radlat) * PI)    mglat = lat + dlat    mglng = lng + dlng    return lat * 2 - mglat, lng * 2 - mglng
def out_of_china(lat, lng):    # 判断是否在中国范围外    return not (73.66 < lng < 135.05 and 3.86 < lat < 53.55)
# 示例：将GCJ-02转换为WGS-84


    
gcj_lat, gcj_lng = 39.908823, 116.397470  # 这是北京天安门的GCJ-02坐标wgs_lat, wgs_lng = gcj02_to_wgs84(gcj_lat, gcj_lng)print(f"WGS-84坐标: 纬度 {wgs_lat}, 经度 {wgs_lng}")

代码解释：

transform_lat 和 transform_lng 函数用于对经纬度进行变换，计算偏移量。
gcj02_to_wgs84 函数是核心部分，计算GCJ-02到WGS-84的转换。
out_of_china 函数用于排除不在中国范围内的坐标，因为这些地区不需要进行转换。

这里我们选取北京的一个点进行验证，这个点位置为一个角点（红框框选区域）。

该点通过高德坐标拾取显示经纬度为（116.397594, 39.904949）

经过转换，经纬度坐标为（116.391351，39.903546）。

谷歌地球上该点坐标为：（116.391222，39.903468）,

可以通过下面代码计算谷歌地球坐标点（WGS84）与转换前后的距离。

from math import radians, sin, cos, sqrt, atan2
# Haversine公式计算两点之间的地球距离def haversine(lat1, lon1, lat2, lon2):    # 地球半径（单位：公里）    R = 6371.0
    # 将经纬度从度数转换为弧度    lat1, lon1, lat2, lon2 = map(radians, [lat1, lon1, lat2, lon2])
    # Haversine公式    dlat = lat2 - lat1    dlon = lon2 - lon1    a = sin(dlat / 2)**2 + cos(lat1) * cos(lat2) * sin(dlon / 2)**2    c = 2 * atan2(sqrt(a), sqrt(1 - a))    distance = R * c    return distance
# 输入坐标google_lat, google_lng = 39.90492, 116.39758


    
gcj_lat, gcj_lng = 39.904949, 116.397594  # 原始高德（GCJ-02）坐标wgs_lat, wgs_lng = 39.90354564401196, 116.39135088735438  # 转换后的WGS-84坐标
# 计算Google坐标到原始高德坐标的距离distance_to_gcj = haversine(google_lat, google_lng, gcj_lat, gcj_lng)
# 计算Google坐标到转换后WGS-84坐标的距离distance_to_wgs = haversine(google_lat, google_lng, wgs_lat, wgs_lng)
distance_to_gcj, distance_to_wgs

根据计算结果：

谷歌地球坐标到原始高德（GCJ-02）坐标的距离约为 567.93 米。

谷歌地球坐标到转换后的 WGS-84 坐标的距离约为 13.98 米。

可以看出，经过转换后高德坐标和WGS84之间的差异已经减少了很多。

这种差别应该是可以进一步减少的，因为这种转方法是针对于整个中国的。如果我们需要对特定区域的坐标进行转换，可以选取一系列均匀分布的控制点，反算出转换的参数，可以对局部区域进行更精准的转换

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