一 背景
GIS项目中底图是必不可少的,绝大部分GIS项目使用的底图是基于高德,谷歌,百度,天地图等互联网(在线/离线)底图。由于我国特殊国情,公众版地理信息服务(包括电子底图)都要进行各种坐标偏移旋转等数据加密处理,并获取国土资源部数据审查并颁发审图号才可公开发布。企业的GIS数据都是通过传感器或者实地测量获得的非加密的WGS84坐标(即常用的gps那种坐标),当企业将自己的业务数据叠加到互联网底图时,不可避免出现图层叠加偏移问题,如下图: 底图偏移情况总结如下:
- 百度底图,最坑爹的,bd-09坐标,二次加偏。
- 高德,谷歌底图,GCJ-02坐标,俗称的“火星坐标系”。
- 天地图,osm底图,通常认为是不偏移底图。
二 解决方案与存在问题
2.1 解决方案
由于底图是不可改变的,唯一能解决叠加偏移问题的方法是:将自己的业务数据根据一定的偏移公式转换,从而使数据的坐标与底图达到相对对齐。当前主流编程语言,都有类似处理坐标偏移的公式换算库,满足不同语言开发的GIS项目需求。比如如下几个地址: https://github.com/FreeGIS/CoordinateTransform https://github.com/wandergis/coordtransform
2.2 存在问题
- 不支持批量计算。 当前各种坐标转换库,都是实现单个点坐标转到底图对应的坐标。但实际上,GIS存在 图形复杂,数据量大的通用特征,每个图层都有大量图形记录,每个图形记录,其图形常用分类就有点线面多点多线多面等六种,每个图形都可能由非常多的坐标点组成。业务需求最好是支持批量计算。
- 动态计算,显示效率低。 当前各种坐标转换库,都是基于前后台的语言实现的,每次都要获取数据源数据,再通过实时计算展示,当数据复杂,数据量大时候,效率很成问题。解决办法通常是,后台先读取数据源,然后计算好,最后将计算结果重新存入库里,项目使用时,直接读取计算好的结果。 捯饬的费劲不?
- 数据转换服务维护复杂。 当数据库数据发生变更时,转换服务要能增量得到变更的数据,然后计算,然后再更新数据库已存储的转换结果。整个架构要是能自动维护好,还是很复杂的。
三 PostGIS方案
基于现有方案普遍存在的问题,笔者基于最常用的开源GIS空间数据库PostGIS开发了一个function,基于一行sql搞定一切的是思想,满足使用PostGIS的开发者,简单的处理这些坐标转换问题。PostGIS实现的仓库如下: https://github.com/FreeGIS/Postgis_Coordinate_Transform 实现功能列表如下:
- 支持WGS84与bd-09,gcj-02坐标系,百度经纬度与百度墨卡托之间互转。
- 支持点线面多点多线多面的复杂图形批量转换。
- 支持对整个表批处理转换。
约束:
- 要求转换的表是基于PostGIS创建的空间关系表 示例支持的表:
create table point_test(
gid serial primary key,
name text,
geom geometry(Point,4326)
);
不支持的表:
create table point_test(
gid serial primary key,
name text,
lon numeric, --经度
lat numeric --纬度
);
不支持的表是普通关系表,非空间图形表。
- 要求转换的图形必须是二维图形 当前暂不支持三维或者多维,如带Z值的高程,带M值的测量值等,由于过于复杂,目前笔者暂未有时间去过多实现。
- 转换表图形坐标系必须是epsg:4326 除了将百度墨卡托坐标转百度经纬度外,其他转换方式,必须保证转换表的坐标系是4326,其他坐标系,需要用户使用ST_Transform函数,将其数据先转到4326坐标系下,再使用该工具。百度墨卡托坐标转百度经纬度转换,数据源必须是3857的。
- 图形数据是点线面多点多线多面 仅仅支持Point,LineString,Polygon,MultiPoint,MultiLineString,MultiPolygon六种明确类型。其他的PostGIS类型由于不常用,且不严格规范,通常不用于标准的空间数据库类型,暂时不考虑实现。
3.1 安装应用
前提:PostGIS用户,图形表是基于PostGIS的空间关系表。 示例:在test库安装转换方法
[postgres@sss~]$ psql -d test
psql (11.1)
Type "help" for help.
test=# \i FreeGIS_Coordinate_Transform.sql
CREATE FUNCTION
CREATE FUNCTION
CREATE FUNCTION
CREATE FUNCTION
CREATE FUNCTION
CREATE FUNCTION
CREATE FUNCTION
CREATE FUNCTION
CREATE TYPE
CREATE FUNCTION
方法简介:
FreeGIS_Coordinate_Transform(
in schema_name text,
in table_name text,
in transform_type FreeGIS_coordinate_transform_type
)
schema_name:表的schema名称。 table_name:表的名称。 transform_type:转换类型,枚举型,类型如下:
BD2GCJ:百度经纬度 转 火星经纬度。 GCJ2BD:火星经纬度 转 百度经纬度。 WGS2GCJ:WGS84经纬度 转 火星经纬度 GCJ2WGS:火星经纬度 转 WGS84经纬度。 BD2WGS:百度经纬度 转 WGS84经纬度。 WGS2BD:WGS84经纬度 转 百度经纬度。 BDWGS2BDMKT:百度经纬度 转 百度墨卡托。 BDMKT2BDWGS:百度墨卡托 转 百度经纬度。 WGS2BDMKT: WGS84经纬度 转 百度墨卡托。 BDMKT2WGS:百度墨卡托 转 WGS84经纬度。 转换批处理执行:
--将public.test表从wgs84坐标转火星坐标。
select FreeGIS_Coordinate_Transform('public','test','WGS2GCJ');
执行后,test表新增了一个transform_geom字段,就是转换后的结果。
3.2 底图叠加示例
3.2.1 叠加osm,天地图底图
3.2.2 叠加谷歌,高德底图
将企业的数据,使用wgs84转火星坐标,然后叠加:
select FreeGIS_Coordinate_Transform('public','test_pt','WGS2GCJ');
执行展示:
--transform_geom字段存储了转换结果,示例使用如下:
create or replace view v_test_pt as select gid,name,transform_geom as geom from test_pt;
3.2.3 叠加百度底图
将企业的数据,使用wgs84转百度墨卡托坐标,然后叠加:
select FreeGIS_Coordinate_Transform('public','test_pg','WGS2BDMKT');
说明下:将wgs批量转到百度地图上,需要先转到百度经纬,再从百度经纬转到百度墨卡托,这些步骤被WGS2BDMKT封装了。 百度很麻烦很麻烦!!! 其他底图的偏移操作是,将wgs偏移到对应的底图,然后使用标准的墨卡托投影函数叠加到底图上即可。 百度底图操作是,将wgs偏移到对应的底图,但是底图是墨卡托坐标系,百度经纬度不能使用标准的墨卡托投影函数,二次加密的,所以要写个自定义函数,将百度经纬度自己转到百度墨卡托,才能叠加到百度底图。 这是其他转换库都没注意到,没涉及到的,坑爹的百度!!!