轻松实现坐标转换 - 图文

1、轻松实现坐标转换 - 图文 轻松实现坐标转换 不同地理位置系统转换入门 级别： 初级 sami salkosuo (mailto:?subject=轻松实现坐标转换), 应用程序架构师, ibm xxxx年 9 月 07 日 文档选项 打印本页 打印本页 将此页作为电子邮件发送 很多流行的应用程序可以提供基于位置的服务，但是计算机如何识别真实世界中的位置呢？很多方法都涉及到地理坐标系统，并且在实际应用中存在不同的此类系统。在本文中，应用程序架构师 sami salkosuo 演示了使用 java? 代码在两种流行的系统之间转换位置数据：人们较为熟悉

2、的经纬度系统和统一横轴墨卡托投影（universal transverse mercator）系统。 将此页作为电子邮件发送 样例代码 位置服务 包括基于 gps 的导航系统和地图站点（如 google maps 和 yahoo! maps） 现在深受客户欢迎。很多企业已经利用了某些位置感知服务，而更多的用户将加入到这个行列中来，因为他们已认识到该服务带来的优势和潜能。在 xxxx年，garter 就曾表示，“位置感知服务在未来两到五年内将成为主流”，并且已经有 “越来越多的组织部署了位置感知移动业务应用程序。”（请参阅 参考资料，获得该报告的链接）。 当企业决定实现某种位置感知应用程序时，编

3、写此类应用程序的任务最终都落在开发人员的身上。构建位置感知服务涉及多种任务，或大或小，其中一项任务（相对较小）可能要将一种系统坐标转换为另一种系统坐标。本文将演示执行此类转换的代码，从而帮助您节省大量的工作。 两种不同的坐标系统 在详细研究本文代码之前，首先需要讨论即将处理的代码所属的坐标系统：较为熟悉的经纬度系统和统一横轴墨卡托投影系统（universal transverse mercator，utm）。我们还要提到以 utm 为基础的军事格参考系 (mgrs)。 经纬度系统 经纬度系统可能是最为人熟知的地理坐标设计方法。它使用两个数值表示位置。纬度 表示从地球中心到地球表面东西方向线之间

4、的角度。经度 指从地球中心到地球表面南北方向线之间的角度。经纬度可以表示为十进制角度（dd），或表示为度、分、和秒（dms）；后者的格式可表示为诸如 4930003000。这是 gps 设备使用的典型格式。 地球以赤道（0 纬线）为界，分为南半球和北半球，又以 0 经线（从南极到北极的假想线，通过英国的格林威治市）为界分为东西半球。北半球的纬度从 0 度到 90 度，而南半球的纬度从 0 度到 -90 度。东半球的经度范围从 0 度到 180 度，西半球的经度范围为 0 度到 -180 度。 举例说明，坐标 61.44，25.40（使用 dd 单位）或 612624n，252360e （使用

5、dms 单位）位于芬兰南部。坐标 -47.04, -73.48（使用 dd 单位）或 470224s，732848w（使用 dms 单位）位于智利南部。图 1 展示了表面覆盖经纬线的地球： 图 1. 地球表面覆盖了经纬线 请参阅 参考资料，获得更详细的内容。 统一横轴墨卡托投影 utm 坐标系统使用基于格的方法表示坐标。utm 系统将地球分为 60 个区，每个区基于横轴墨卡托投影。绘图法中的地图投影方法可以在平面中表示一个两维的曲面，例如一个标准地图。图 2 展示了一个横轴墨卡托投影： 图 2. 横轴墨卡托投影 utm 经度区范围为 1 到 60；其中 58 个区的东西跨度为 6（稍后详细讨论

6、另外两个区）。经度区涵盖了地球中纬度范围从 80s 到 84n 之间的所有区域。 一共有 20 个 utm 纬度区，每个区的南北跨度为 8；使用字母 c 到 x 标识（其中没有字母 i 和 o）。a、b、y、z 区不在系统范围以内；它们覆盖了南极和北极区。图 3 展示了欧洲的 utm 区。从图 3 中可看到两个非标准的经度区：32v 区 被扩展为覆盖整个挪威的南部，而 31v 区被缩小，所以只覆盖了一片汪洋大海。 图 3. 欧洲地区的 utm 区 utm 坐标的表示格式为：经度区纬度区以东以北，其中以东 表示从经度区的中心子午线的投影距离，而以北 表示距离赤道的投影距离。这个两个值的单位均为米

7、。举例来说，使用 utm 表示经/纬度坐标 61.44，25.40 的结果就是 35 v 414668 6812844；而经/纬度坐标 -47.04，-73.48 的表示结果为 18 g 615471 4789269。 请参阅 参考资料，获取更多有关 utm 和 traverse mercator 投影的信息。 军事格参考系 mgrs 是北约（nato）军事组织使用的标准坐标系统。mgrs 以 utm 为基础并进一步将每个区划分为 100 km 100 km 的小方块。这些方块使用两个相连的字母标识：第一个字母表示经度区的东西位置，而第二个字母表示南北位置。 例如，utm 点 35 v 414

8、668 6812844 等价于 mgrs 点 35vmj1466812844。 该 mgrs 点精度为米，使用 15 个字符表示，其中最后 10 个字符表示指定格中的以东和以北的值。可以使用 15 个字符表示 mgrs 值（如前例），也可表示为 13、11、9 或 7 个字符；因此，所表示的值的精度分别为 1 米、10 米、100 米、1,000 米或 10,000 米。 本文并未对 mgrs 进行详细说明，但是本文的下载代码包含了经纬度坐标和 mgrs 坐标之间的转换。请参阅 参考资料，获得更多信息。 回页首 坐标转换 确定地球上某个位置的经度和纬度坐标的最低需求是，你至少能够看到星星和太阳

9、，并具备一个六分仪和能够显示 gmt 时间的时钟 t。根据空中某个物体与地平线之间的角度可以确定纬度，然后根据地球旋转计算出经度。本文并未详细讨论这些细节（想要了解更多请参阅 参考资料），相反，我们假设您已经具有 dd、dms 或 utm 格式的坐标。 在十进制角度和度/分/秒格式之间进行转换 dd 和 dms 坐标格式之间的转换非常简单。下面给出了 dd 到 dms 的转换公式： dd: dd.ff dms: dd mm ss dd=dd mm.gg=60*ff ss=60*gg 这里的 gg 代表计算的小数部分。负纬度表示位于南半球（s）的位置而负经度表示西半球（w）的位置。例如，假设您具

10、有一个 dd 格式的坐标 61.44，25.40。按照下面的公式将其转换： lat dd=61 lat mm.gg=60*0.44=26.4 lat ss=60*0.4=24 以及： lon dd=25 lon mm.gg=60*0.40=24.0 lon ss=60*0.0=0 因此，转换为 dms 格式的坐标变成了 612624n 252400e。 将 dms 转换为 dd 格式的公式如下所示： dd: dd.ff dms: dd mm ss dd.ff=dd + mm/60 + ss/3600 注意，南半球（s）的位置为负纬度，西半球（w）位置为负经度。 现在将 dms 格式坐标 470

11、224s 和 732848w 转换为 dd 格式的坐标： lat dd.ff= - (47 + 2/60 + 24/3600 )=-47.04 lon dd.ff= - (73 + 28/60 + 48/3600)=-73.48 转换后的 dd 格式的坐标为 -47.04 和 -73.48。 在经纬度和 utm 坐标之间进行转换 十进制坐标可通过一个六分仪和一个记时计确定，与此不同的是，必须通过计算才能确定 utm 坐标。虽然这些计算无非是最基本的三角形和代数计算，但是所使用的公式非常复杂。如果您阅读了 “the universal grids: universal transverse me

12、rcator (utm) and universal polar stereographic (ups)”（参阅 参考资料 获得链接），就知道它有多复杂了。 本文没有给出 utm 转换公式，但是可从下面一节中给出的源代码中窥探一二，更多信息请参阅 参考资料 提供的链接。 回页首 使用 java 代码转换坐标 本节介绍了执行坐标转换（十进制角度和 utm）的库类的源代码。该 java 类名为 com.ibm.util.coordinateconversion；其思想是构建一个提供转换方法的类。该类包含实际执行转换的内部类；如果需要的话，可以从 coordinateconversion 类中重构内部类，从而创建一个库包或向现有包添加类。该类执行的转换精度低于 1 米。 coordinateconversion 的源代码包含大约 7