实现经纬度的转化。逻辑可以使用在Unity中

轻松实现坐标转换

不同地理位置系统转换入门

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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 2006 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 为基础的军事格网参考系 (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
49°30'00" S 12°30'00" E。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 61°26'24''N，25°23'60''E（使用 DMS 单位）位于芬兰南部。坐标 -47.04, -73.48（使用 DD 单位）或 47°02'24''S，73°28'48''W（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 坐标系统使用基于网格的方法表示坐标。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°（稍后详细讨论另外两个区）。经度区涵盖了地球中纬度范围从 80°S 到 84°N 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。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。

军事格网参考系

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 414668 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 个字符表示指定网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。

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，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：

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，假设您具有一个
DD 格式的坐标 61.44，25.40。按照下面的公式将其转换：

以及：

因此，转换为 DMS 格式的坐标变成了 61°26'24''N 25°24'00''E。

将 DMS 转换为 DD 格式的公式如下所示：

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 47°02'24''S 和 73°28'48''W 转换为 DD 格式的坐标：

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 Mercator (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。

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 750 行代码，因此本文没有全部显示。以下小节描述了有关方法，本文的 下载 小节中附带了完整的源代码。

CoordinateConversion

CoordinateConversion

是主类，它被实例化为在需要是执行坐标转换。清单 1 展示了相关的公共方法，以及

CoordinateConversion

类中包含的私有内部类：

清单 1. CoordinateConversion

下一节将进一步探讨经纬度与 UTM 之间的转换。

将经纬度转换为 UTM

将经纬度坐标转换为 UTM 坐标需要使用

String latLon2UTM(double latitude, double longitude)

方法。该方法的实现
创建了一个新的内部类

LatLon2UTM c = new LatLon2UTM();

实例，并将 UTM 坐标返回为由
15 个字符组成的字符串（即精度为 1 米）。

LatLon2UTM

方法的实现如清单 2 所示：

清单 2. public String convertLatLonToUTM(double latitude, double longitude)

该方法执行转换的方法为：调用各种方法获得经纬度区，然后计算以东和以北值，等等。使用

validate()

方法对输入进行验证；如果

(latitude
< -90.0 || latitude > 90.0 || longitude < -180.0 || longitude >= 180.0)

子句为真，将抛出一个

IllegalArgumentException

。

清单 3 中的

setVariables()

方法设置计算转换所需的各种变量（请查看 “The Universal
Grids” 获取更多信息；可从 参考资料 获取链接）：

清单 3. protected void setVariables(double latitude, double longitude)

清单 4 中的

getLongZone()

方法和

LatZones

类（可从 源代码 获得）用来获得经纬度区。经度区通过
longitude 参数计算而来，而纬度区很难使用

LatZones

类中的数组进行编码。

清单 4. protected String getLongZone(double longitude)

getNorthing()

方法（清单 5）和

getEasting()

方法（清单
6）计算以北和以东的值。两种方法都使用 清单 3 中的

setVariables()

方法设置的变量。

清单 5. protected double getNorthing(double latitude)


清单 6. protected double getEasting()

清单 7 包含了一些示例输出，包括一些经纬度坐标和对应的 UTM 坐标：

清单 7. Latitude/longitude-to-UTM 测试值

将 UTM 坐标转换为经纬度坐标

UTM 坐标到经纬度坐标的转换要比相反的转换过程容易一些。同样，“The Universal Grids”（请参阅 参考资料）提供了转换公式。清单
8 展示了

convertUTMToLatLong()

方法的代码。该方法返回一个双数组，其中第一个元素（数组索引

[0]

）表示纬度，而第二个元素（数组索引

[1]

）表示经度。由于
UTM 字符串参数的精度为 1 米，因此经纬度坐标具有与之相同的精度。

清单 8. public double[] convertUTMToLatLong(String UTM)

convertUTMToLatLong()

方法将传入的 UTM 字符串（格式为 34
G 683473 4942631）分解，并使用

getHemisphere()

方法确定字符串表示的位置所在的半球。这种确定非常简单：纬度区

A

、

C

、

D

、

E

、

F

、

G

、

H

、

J

、

K

、

L

和

M

位于南半球，而其余区位于北半球。

清单 9 所示的

setVariables()

方法将设置计算所需的变量，然后立即计算纬度值。经度值则通过经度区计算。

清单 9. protected void setVariables()

setVariables()

使用以东和以北值设置所需的变量。这些都是类变量并且在

convertUTMToLatLong(String
UTM)

方法中进行设置（参见 清单 8）。