地球坐标、火星坐标及百度坐标间的转换算法C#实现

WGS84坐标系统是为GPS全球定位系统设计的坐标框架，基于全球卫星观测站的数据构建。最初版本的WGS84精度可达1-2米，随后在1994年1月2日，通过10个观测站的GPS数据修正，推出了WGS84（G730）版本，其中G代表GPS测量，730则是GPS时间的第730周。1996年，美国国家影像与地图局(NIMA)为国防部(DOD)更新了坐标系统，形成了新的WGS版本WGS（G873），该版本通过引入美国海军天文台和北京站的数据，对东部方向进行了31-39厘米的校正，其他坐标则调整至1分米以内。

火星坐标系统是中国特有的地理坐标系统，旨在通过国家规定的加密插件对真实地理坐标进行偏移处理，以增强国家安全。这种加密是非线性的，因此不同地区的偏移量各不相同，加密后的坐标通常被称为火星坐标。百度等在线地图服务商为了遵守政府规定并保护自身商业利益，采用了进一步加密的坐标系统，如百度坐标，从而既满足国家要求，又增加了用户的迁移成本。

百度坐标系统在GCJ-02的基础上进行了二次加密，称为BD-09，以更好地保护用户隐私。百度地图API支持两种坐标体系：经纬度坐标系（单位为度）和墨卡托投影坐标系（单位为米）。百度提供的坐标并非直接从GPS获取的真实经纬度，而是需要通过特定的坐标转换接口来实现转换。

坐标转换算法：WGS84到GCJ-02的转换算法是公开的秘密，但具体的实现细节在网络上广泛可得。通过搜索关键词“wgtochina_lb”可以找到相关代码。以下是C#语言实现的WGS84到GCJ-02的转换算法：

using System;

namespace CoordinateTransform
{
    class GeoTransform
    {
        const double pi = 3.14159265358979324;
        const double a = 6378245.0;
        const double ee = 0.00669342162296594323;

        public static void TransformToGCJ(double wgLat, double wgLon, out double gcjLat, out double gcjLon)
        {
            if (OutOfChina(wgLat, wgLon))
            {
                gcjLat = wgLat;
                gcjLon = wgLon;
                return;
            }
            double dLat = TransformLat(wgLon - 105.0, wgLat - 35.0);
            double dLon = TransformLon(wgLon - 105.0, wgLat - 35.0);
            double radLat = wgLat / 180.0 * pi;
            double magic = Math.Sin(radLat);
            magic = 1 - ee * magic * magic;
            double sqrtMagic = Math.Sqrt(magic);
            dLat = (dLat * 180.0) / ((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtMagic) * pi);
            dLon = (dLon * 180.0) / (a / sqrtMagic * Math.Cos(radLat) * pi);
            gcjLat = wgLat + dLat;
            gcjLon = wgLon + dLon;
        }

        static bool OutOfChina(double lat, double lon)
        {
            if (lon <72.004 || lon > 137.8347) return true;
            if (lat <0.8293 || lat > 55.8271) return true;
            return false;
        }

        static double TransformLat(double x, double y)
        {
            double ret = -100.0 + 2.0 * x + 3.0 * y + 0.2 * y * y + 0.1 * x * y + 0.2 * Math.Sqrt(Math.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;
        }

        static double TransformLon(double x, double y)
        {
            double ret = 300.0 + x + 2.0 * y + 0.1 * x * x + 0.1 * x * y + 0.1 * Math.Sqrt(Math.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;
        }
    }
}

对于火星坐标与百度坐标（GCJ-02到BD-09）的转换，可以通过以下C#代码实现：

const double x_pi = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0;

// 将 GCJ-02 坐标转换成 BD-09 坐标
void BDEncrypt(double gg_lat, double gg_lon, out double bd_lat, out double bd_lon)
{
    double x = gg_lon, y = gg_lat;
    double z = Math.Sqrt(x * x + y * y) + 0.00002 * Math.Sin(y * x_pi);
    double theta = Math.Atan2(y, x) + 0.000003 * Math.Cos(x * x_pi);
    bd_lon = z * Math.Cos(theta) + 0.0065;
    bd_lat = z * Math.Sin(theta) + 0.006;
}

// 将 BD-09 坐标转换成 GCJ-02 坐标
void BDDecrypt(double bd_lat, double bd_lon, out double gg_lat, out double gg_lon)
{
    double x = bd_lon - 0.0065, y = bd_lat - 0.006;
    double z = Math.Sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * Math.Sin(y * x_pi);
    double theta = Math.Atan2(y, x) - 0.000003 * Math.Cos(x * x_pi);
    gg_lon = z * Math.Cos(theta);
    gg_lat = z * Math.Sin(theta);
}