订阅WGS84坐标转火星坐标（iOS篇）
2011 7 2 03:23 AM 23590次查看
分类：iOS开发 标签：Objective-C, iOS开发
如果你有带GPS模块的智能手机，打开定位功能，然后访问Google地图。只要你身处中国大陆，你就会发现定位不准，大概有几百米的偏差。然而运行一些导航软件，你又会发现定位很准确，说明手机的GPS模块确实是正常的。
这种现象是怎么造成的呢？答案是人为造成的。简单来说，GPS模块获取到的坐标是WGS84坐标系的，中国政府出于种种目的的考虑，不允许中国的地图使用国际通用的WGS84坐标系，而非要加上一些偏移，这样的坐标系就俗称“火星坐标系”。而Google地图采用的也是加偏移过的火星坐标系，但GPS模块传给它的坐标却没有加偏移，于是就出现几百米的偏差了。
这样的后果就是没法做需要很高精度的地理位置的应用了，就像那个悲剧的Google地图一样，你迷路时无法指望它告诉你正确的位置。
不过上有政策，下有对策。首先要说的是不加偏的地图肯定是没有的，就算有也是机密，只能掌握在美国佬手里。所以只能考虑如何将WGS84坐标转换成火星坐标了。遗憾的是这种转换不是线性的，没有一个简单的换算公式，而且每个地图提供商采用的加偏算法都不相同（也就是有很多种火星坐标系）。
然而勤劳智慧的中国屁民们很快就找到了解决办法：用大量的采样点覆盖这960万平方公里的土地，把对应的WGS84坐标和火星坐标一一记录起来，做成一个偏移数据库，然后直接查询即可。缺点就是统计麻烦，随着精度的提高，数据库占用的空间也会增大，而且地图商一换坐标系（一般几年一次），数据库就失效了。
还有一些更聪明的人就用matlab来分析这些采样点，拟合出了加偏函数的曲线，然后直接计算即可。
不过我属于那种很懒又不会matlab的人，所以上述方案都被我否决了（还有个原因就是那样做是违法的）。
后来我无意中想起Google地图的数据来自MapABC，何不去MapABC看看呢？于是搜索了一下，发现了MapABC地图API。在MapABC API for iOS文档里我找到了GPSToOffSetByPoint:方法，用途就是查询偏移后的坐标！
于是赶紧注册账号，获取移动版API KEY，并下载iOS API SDK和文档。搞定这些后就可以开启Xcode来试验了。
先做个获取WGS84坐标的应用出来：
// MapDemoViewController.h
#import <UIKit/UIKit.h>
#import <CoreLocation/CoreLocation.h>
@interface MapDemoViewController : UIViewController <CLLocationManagerDelegate> {
UITextField *wgsText;
UITextField *marsText;
CLLocationManager *locationManager;
}
@property (nonatomic, retain) IBOutlet UITextField *wgsText;
@property (nonatomic, retain) IBOutlet UITextField *marsText;
@property (nonatomic, retain) CLLocationManager *locationManager;
@end// MapDemoViewController.m
#import "MapDemoViewController.h"
@implementation MapDemoViewController
@synthesize wgsText;
@synthesize marsText;
@synthesize locationManager;
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
if ([CLLocationManager locationServicesEnabled]) { // 检查定位服务是否可用
locationManager = [[CLLocationManager alloc] init];
locationManager.delegate = self;
[locationManager startUpdatingLocation]; // 开始定位
}
}
// 定位成功时调用
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager
didUpdateToLocation:(CLLocation *)newLocation
fromLocation:(CLLocation *)oldLocation {
CLLocationCoordinate2D coordinate = newLocation.coordinate;
CLLocationDegrees latitude = coordinate.latitude;
CLLocationDegrees longitude = coordinate.longitude;
wgsText.text = [NSString stringWithFormat:@"%f,%f", latitude, longitude];
}
// 定位失败时调用
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager
didFailWithError:(NSError *)error {
wgsText.text = [error localizedDescription];
marsText.text = @"";
}
- (void)viewDidUnload {
self.wgsText = nil;
self.marsText = nil;
self.locationManager = nil;
}
- (void)dealloc {
[wgsText release];
[marsText release];
[locationManager release];
[super dealloc];
}
@end如果没出现什么差错的话，你可以看到wgsText对应的文本框里会显示你的WGS84坐标了，不过marsText还是空白。
接下来把SDK中的include文件夹复制到项目的Classes文件夹下，再创建一个lib文件夹，把libiMapSDKLib.a复制进去（因为模拟器没用，所以直接复制release版的），再将这些文件全部添加到项目里。
接着在Framework里加上libstdc++.dylib（一共有5个，貌似随便选一个即可）。
然后打开项目设置，把“Other Linker Flag”设为“-liMapSDKLib”（也就是去掉库文件名前后的lib和.a，并在前面加上-l参数）。再将“Header Search Path”设为“$(SRCROOT)/include”，Recursive打钩；“Library Search Path”设为“$(SRCROOT)/lib”。
这样设置就完成了，build一下，如果没error就表示正常。
接下来要创建一个MSearch对象，由于需要持久存在，将其作为MapDemoViewController的属性。
而这个对象的delegate属性需要实现MSearchDelegate和GPSToOffsetByPoint_Delegate协议，于是也给MapDemoViewController加上。
GPSToOffsetByPoint_Delegate协议还包含了MLONLAT poiXY和MCOORDINATESEARCHOPTIONS options这2个属性（都是结构，无需retain），因此也得加上。
最后别忘了加上“#import "MSearch.h"”。
定义完成后，就可以开始创建MSearch对象了。这个对象初始化时需要与MapABC服务器通信，验证API KEY是否有效。
这个验证过程是异步的，当验证完成后才能使用它，因此当检查到定位服务可用时，就可以立刻创建它了：
self.search = [MSearch MSearchWithKey:@"你申请的API KEY" delegate:self];而在获取到WGS84坐标后，就可以查询火星坐标了：
poiXY.X = longitude; // 经度
poiXY.Y = latitude; // 维度
[search GPSToOffSetByPoint:self];当获取到火星坐标后，就会调用GPSToOffsetResponse:方法了。这个方法的lonlat参数就是火星坐标了：
-(void) GPSToOffsetResponse:(MLONLAT)lonlat {
marsText.text = [NSString stringWithFormat:@"%f,%f", lonlat.Y, lonlat.X];
}现在build一下，你会发现出来一堆error了。一看发现是无法识别template语法，于是把2个.m文件重命名成.mm文件，使其可以混用C++。
再次build，仍然会出现“___restore_vfp_d8_d15_regs”之类完全看不懂的error。不过最后一行有提到“symbol(s) not found for architecture armv6”什么的，于是在项目设置里改成只编译ARMv7的，这下终于成功了。（支持ARMv6的解决办法暂时没找到，不知道是不是这库的限制。）
于是立刻尝试了一番，检验是否有效。
先用iPhone自带的地图应用定位，位置准确：
再用刚写的应用来定位，找到火星坐标：
最后到Google地图搜索这个火星坐标，与地图应用的定位吻合：
OK，大功告成，欢迎来到火星～
2011年11月27日更新：
刚发现MKLocationManager这个私有类有个_applyChinaLocationShift方法可以解决偏移，于是尝试了一番：
#import <UIKit/UIKit.h>
#import <CoreLocation/CoreLocation.h>
@class MKLocationManager;
@interface ViewController : UIViewController <CLLocationManagerDelegate> {
UITextField *wgsText;
UITextField *marsText;
CLLocationManager *locationManager;
MKLocationManager *shiftLocationManager;
}
@property (nonatomic, retain) IBOutlet UITextField *wgsText;
@property (nonatomic, retain) IBOutlet UITextField *marsText;
@property (nonatomic, retain) CLLocationManager *locationManager;
@property (nonatomic, retain) MKLocationManager *shiftLocationManager;
@end
#import <MapKit/MapKit.h>
#import "ViewController.h"
@interface MKLocationManager : NSObject
- (CLLocation*)_applyChinaLocationShift:(CLLocation*)arg;
- (BOOL)chinaShiftEnabled;
+ (id)sharedLocationManager;
@end
@implementation ViewController
@synthesize wgsText;
@synthesize marsText;
@synthesize locationManager;
@synthesize shiftLocationManager;
- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
if ([CLLocationManager locationServicesEnabled]) {
locationManager = [[CLLocationManager alloc] init];
locationManager.delegate = self;
[locationManager startUpdatingLocation];
self.shiftLocationManager = MKLocationManager.sharedLocationManager;
if (shiftLocationManager.chinaShiftEnabled) {
[[[MKMapView alloc] init] release]; // 必须初始化一个MKMapView对象，否则调用_applyChinaLocationShift:时会出错
} else {
self.shiftLocationManager = nil;
}
}
}
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager
didUpdateToLocation:(CLLocation *)newLocation
fromLocation:(CLLocation *)oldLocation {
CLLocationCoordinate2D coordinate = newLocation.coordinate;
wgsText.text = [NSString stringWithFormat:@"%f,%f", coordinate.latitude, coordinate.longitude];
if (shiftLocationManager) {
newLocation = [shiftLocationManager _applyChinaLocationShift:newLocation]; // 获得偏移后的坐标
coordinate = newLocation.coordinate;
marsText.text = [NSString stringWithFormat:@"%f,%f", coordinate.latitude, coordinate.longitude];
}
}
// ...
@end测试时发现这个函数也需要联网，否则拿到的坐标为{0.0,0.0}；不过获取到一次后，就可以断开网络了，这时候也能正常地偏移，而且不是线性的，看来是有内置的算法。经嗅探发现是要往http://www.google.cn/glm/mmap发送2次POST请求，不过都是二进制的数据，看不懂。
不过和其他私有API一样，模拟器上是没法用的，而且要冒被Apple拒绝的危险。
最后，据说iOS 5上要改用GEOLocationShiftProvider，不过我找不到相应资料，完全不会用…而且因为要使用GMM这个私有框架，很容易被Apple查出来。
2013 年 4 月 29 日更新：
经 i0xbean 介绍，《地球坐标系 (WGS-84) 到火星坐标系 (GCJ-02) 的转换算法》这篇文章给出了转换算法的实现。我在 iPhone 上测试了一下，目测与 iOS 6 自带的地图应用及 MKMapView 偏移一致。代码我就不列出了，直接放到 bitbucket 上了。
至于原文评论中提到的混淆问题，iOS 地图、MapABC API、百度地图 API 和该算法得出的值误差都在百分之一以内，在地图上几乎都是重叠的点，可以忽略不计。
还有一篇《火星坐标系 (GCJ-02) 与百度坐标系 (BD-09) 的转换算法》，如果用百度地图 API 的话可以参考。
顺便发现了一个百度地图未公开的坐标转换 API：
http://api.map.baidu.com/ag/coord/convert?from=0&to=2&x=longitude&y=latitude
其中：
from: 来源坐标系（0 表示 WGS-84 坐标；2 表示 GCJ-02 坐标，即 iOS 地图 / Google Maps / 高德地图使用的；4 表示 BD-09 坐标，即百度地图使用的）
to: 转换后的坐标系
x: 经度
y: 纬度
返回的结果是一个 JSON 字符串：
{"error":0,"x":"MTIxLjUwMDIyODIxNDk2","y":"MzEuMjM1ODUwMjYwMTE3"}
error：是结果是否出错标志位，0 表示成功
x: 坐标系 2 时为经度，4 时为纬度(Base64 编码)
y: 坐标系 4 时为经度，2 时为纬度(Base64 编码)
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