一 背景

GIS項(xiàng)目中底圖是必不可少的，絕大部分GIS項(xiàng)目使用的底圖是基于高德，谷歌，百度，天地圖等互聯(lián)網(wǎng)（在線/離線）底圖。由于我國(guó)特殊國(guó)情，公眾版地理信息服務(wù)（包括電子底圖）都要進(jìn)行各種坐標(biāo)偏移旋轉(zhuǎn)等數(shù)據(jù)加密處理，并獲取國(guó)土資源部數(shù)據(jù)審查并頒發(fā)審圖號(hào)才可公開(kāi)發(fā)布。企業(yè)的GIS數(shù)據(jù)都是通過(guò)傳感器或者實(shí)地測(cè)量獲得的非加密的WGS84坐標(biāo)（即常用的gps那種坐標(biāo)），當(dāng)企業(yè)將自己的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)疊加到互聯(lián)網(wǎng)底圖時(shí)，不可避免出現(xiàn)圖層疊加偏移問(wèn)題，如下圖：

圖層疊加偏移.png

• 百度底圖，最坑爹的，bd-09坐標(biāo)，二次加偏。
• 高德，谷歌底圖，GCJ-02坐標(biāo)，俗稱的“火星坐標(biāo)系”。
• 天地圖，osm底圖，通常認(rèn)為是不偏移底圖。

二 解決方案與存在問(wèn)題

2.1 解決方案

由于底圖是不可改變的，唯一能解決疊加偏移問(wèn)題的方法是：將自己的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)根據(jù)一定的偏移公式轉(zhuǎn)換，從而使數(shù)據(jù)的坐標(biāo)與底圖達(dá)到相對(duì)對(duì)齊。當(dāng)前主流編程語(yǔ)言，都有類似處理坐標(biāo)偏移的公式換算庫(kù)，滿足不同語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的GIS項(xiàng)目需求。比如如下幾個(gè)地址：
https://github.com/FreeGIS/CoordinateTransform
https://github.com/wandergis/coordtransform

2.2 存在問(wèn)題

• 不支持批量計(jì)算。
  當(dāng)前各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換庫(kù)，都是實(shí)現(xiàn)單個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)到底圖對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。但實(shí)際上，GIS存在 圖形復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大的通用特征，每個(gè)圖層都有大量圖形記錄，每個(gè)圖形記錄，其圖形常用分類就有點(diǎn)線面多點(diǎn)多線多面等六種，每個(gè)圖形都可能由非常多的坐標(biāo)點(diǎn)組成。業(yè)務(wù)需求最好是支持批量計(jì)算。
• 動(dòng)態(tài)計(jì)算，顯示效率低。
  當(dāng)前各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換庫(kù)，都是基于前后臺(tái)的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，每次都要獲取數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)，再通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算展示，當(dāng)數(shù)據(jù)復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大時(shí)候，效率很成問(wèn)題。解決辦法通常是，后臺(tái)先讀取數(shù)據(jù)源，然后計(jì)算好，最后將計(jì)算結(jié)果重新存入庫(kù)里，項(xiàng)目使用時(shí)，直接讀取計(jì)算好的結(jié)果。 捯飭的費(fèi)勁不？
• 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)維護(hù)復(fù)雜。
  當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)發(fā)生變更時(shí)，轉(zhuǎn)換服務(wù)要能增量得到變更的數(shù)據(jù)，然后計(jì)算，然后再更新數(shù)據(jù)庫(kù)已存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)換結(jié)果。整個(gè)架構(gòu)要是能自動(dòng)維護(hù)好，還是很復(fù)雜的。

三 PostGIS方案

基于現(xiàn)有方案普遍存在的問(wèn)題，筆者基于最常用的開(kāi)源GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)PostGIS開(kāi)發(fā)了一個(gè)function，基于一行sql搞定一切的是思想，滿足使用PostGIS的開(kāi)發(fā)者，簡(jiǎn)單的處理這些坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。PostGIS實(shí)現(xiàn)的倉(cāng)庫(kù)如下：
https://github.com/FreeGIS/Postgis_Coordinate_Transform
實(shí)現(xiàn)功能列表如下：

• 支持WGS84與bd-09,gcj-02坐標(biāo)系，百度經(jīng)緯度與百度墨卡托之間互轉(zhuǎn)。
• 支持點(diǎn)線面多點(diǎn)多線多面的復(fù)雜圖形批量轉(zhuǎn)換。
• 支持對(duì)整個(gè)表批處理轉(zhuǎn)換。

約束：

• 要求轉(zhuǎn)換的表是基于PostGIS創(chuàng)建的空間關(guān)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,   --經(jīng)度
  lat numeric     --緯度
);

不支持的表是普通關(guān)系表，非空間圖形表。

• 要求轉(zhuǎn)換的圖形必須是二維圖形
  當(dāng)前暫不支持三維或者多維，如帶Z值的高程，帶M值的測(cè)量值等，由于過(guò)于復(fù)雜，目前筆者暫未有時(shí)間去過(guò)多實(shí)現(xiàn)。
• 轉(zhuǎn)換表圖形坐標(biāo)系必須是epsg:4326
  除了將百度墨卡托坐標(biāo)轉(zhuǎn)百度經(jīng)緯度外，其他轉(zhuǎn)換方式，必須保證轉(zhuǎn)換表的坐標(biāo)系是4326，其他坐標(biāo)系，需要用戶使用ST_Transform函數(shù)，將其數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)到4326坐標(biāo)系下，再使用該工具。百度墨卡托坐標(biāo)轉(zhuǎn)百度經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)源必須是3857的。
• 圖形數(shù)據(jù)是點(diǎn)線面多點(diǎn)多線多面
  僅僅支持Point,LineString,Polygon,MultiPoint,MultiLineString,MultiPolygon六種明確類型。其他的PostGIS類型由于不常用，且不嚴(yán)格規(guī)范，通常不用于標(biāo)準(zhǔn)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)類型，暫時(shí)不考慮實(shí)現(xiàn)。

3.1 安裝應(yīng)用

前提：PostGIS用戶，圖形表是基于PostGIS的空間關(guān)系表。
示例：在test庫(kù)安裝轉(zhuǎn)換方法

[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

方法簡(jiǎn)介：

FreeGIS_Coordinate_Transform(
    in schema_name text,
    in table_name text,
    in transform_type FreeGIS_coordinate_transform_type
)

schema_name:表的schema名稱。
table_name：表的名稱。
transform_type：轉(zhuǎn)換類型，枚舉型，類型如下：

BD2GCJ：百度經(jīng)緯度 轉(zhuǎn) 火星經(jīng)緯度。
GCJ2BD：火星經(jīng)緯度 轉(zhuǎn) 百度經(jīng)緯度。
WGS2GCJ：WGS84經(jīng)緯度 轉(zhuǎn) 火星經(jīng)緯度
GCJ2WGS：火星經(jīng)緯度 轉(zhuǎn) WGS84經(jīng)緯度。
BD2WGS：百度經(jīng)緯度 轉(zhuǎn) WGS84經(jīng)緯度。
WGS2BD：WGS84經(jīng)緯度 轉(zhuǎn) 百度經(jīng)緯度。
BDWGS2BDMKT：百度經(jīng)緯度 轉(zhuǎn) 百度墨卡托。
BDMKT2BDWGS：百度墨卡托 轉(zhuǎn) 百度經(jīng)緯度。
WGS2BDMKT： WGS84經(jīng)緯度 轉(zhuǎn) 百度墨卡托。
BDMKT2WGS：百度墨卡托 轉(zhuǎn) WGS84經(jīng)緯度。
轉(zhuǎn)換批處理執(zhí)行：

--將public.test表從wgs84坐標(biāo)轉(zhuǎn)火星坐標(biāo)。
select FreeGIS_Coordinate_Transform('public','test','WGS2GCJ');

執(zhí)行后，test表新增了一個(gè)transform_geom字段，就是轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。

轉(zhuǎn)換結(jié)果

3.2 底圖疊加示例

3.2.1 疊加osm，天地圖底圖

企業(yè)的坐標(biāo)，可不做處理，直接疊加。

點(diǎn)疊加osm

3.2.2 疊加谷歌，高德底圖

將企業(yè)的數(shù)據(jù)，使用wgs84轉(zhuǎn)火星坐標(biāo)，然后疊加：

select FreeGIS_Coordinate_Transform('public','test_pt','WGS2GCJ');

執(zhí)行展示：

--transform_geom字段存儲(chǔ)了轉(zhuǎn)換結(jié)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;

將v_test_pt 發(fā)布成地理服務(wù)后，疊加地圖如下：

轉(zhuǎn)換后疊加osm，發(fā)生偏移

轉(zhuǎn)換后疊加谷歌或高德，位置匹配

依次制作了測(cè)試線和面，測(cè)試情況如下

線 osm

線 谷歌

面 osm

面 谷歌

3.2.3 疊加百度底圖

將企業(yè)的數(shù)據(jù)，使用wgs84轉(zhuǎn)百度墨卡托坐標(biāo)，然后疊加：

select FreeGIS_Coordinate_Transform('public','test_pg','WGS2BDMKT');

面 百度

說(shuō)明下：將wgs批量轉(zhuǎn)到百度地圖上，需要先轉(zhuǎn)到百度經(jīng)緯，再?gòu)陌俣冉?jīng)緯轉(zhuǎn)到百度墨卡托，這些步驟被WGS2BDMKT封裝了。
百度很麻煩很麻煩?。。?br> 其他底圖的偏移操作是，將wgs偏移到對(duì)應(yīng)的底圖，然后使用標(biāo)準(zhǔn)的墨卡托投影函數(shù)疊加到底圖上即可。
百度底圖操作是，將wgs偏移到對(duì)應(yīng)的底圖，但是底圖是墨卡托坐標(biāo)系，百度經(jīng)緯度不能使用標(biāo)準(zhǔn)的墨卡托投影函數(shù)，二次加密的，所以要寫(xiě)個(gè)自定義函數(shù)，將百度經(jīng)緯度自己轉(zhuǎn)到百度墨卡托，才能疊加到百度底圖。
這是其他轉(zhuǎn)換庫(kù)都沒(méi)注意到，沒(méi)涉及到的，坑爹的百度?。?！