巧妙解决百度地图加偏纠偏问题

我就是我 2022-05-22 08:38 384阅读 0赞

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丽水市汽车运输集团股份有限公司信息中心苟安廷

当我们兴匆匆地把GPS设备传来的经纬度坐标标记到电子地图上时，发现地图上的位置和实际位置相差甚远，这就是天朝上国特有的地图加偏，以安全之名，行掩耳盗铃之事，给我们的开发带来了不必要的麻烦，至于加偏的原因，大家百度一下，网上一大堆，这里就不废话了。除GPS设备本身加偏外，电子地图上的坐标也不是真实的，要想正确显示到地图上，还必须将收到的加偏坐标（俗称火星坐标）换算到地图对应的坐标，也就是我们常说的纠偏，而国内用的比较多的地图主要是谷歌和百度，前者有具体的控件，比较好解决，后者就麻烦了，本人这段时间为此事折腾得不轻，但功夫不费有心人，总算比较完美地解决了，故整理一下，给还在或将要受此折腾的人参考。

和大多数人一样，碰到这个问题时，首先想到了百度，总结了百度结果，主要有以下三个方法：

1.使用控件

如果和谷歌地图一样，有一个控件，直接传入GPS坐标得到地图坐标，那就省事了，通过正常途径获取控件的话，我们这种小公司还没有那个实力，而非正常途经的控件或算法貌似还没有泄漏出来，即使泄漏了，你也不敢放心使用，万一有一天，被以泄漏“郭嘉咪咪”的名义请你去喝茶就得不偿失了，因此，本方法基本放弃。

2.百度地图接口

百度网站提供了接口，只要通过http传入GPS坐标参数就可以获得对应的地图坐标，该方法优点是方便准确，不足也很明显，受网速、百度服务器等影响，处理大量并发业务时力不从心。

3.数据库

所谓的加偏，就是将真实坐标加上一定的偏移量，而这个偏移量又不是线性的，不同地区偏移不一样，但同一地区偏移量却差不多，因此，有人就使用了个暴力破解的方法，将全国按GPS坐标分成很多小块，然后查出每个小块的偏移量，并保存到数据库里面，需要纠偏时，先根据GPS坐标取出对应区域的偏移量，反算出地图坐标。优点：本地执行，速度快，缺点：中国太大了，存放区域的记录有几千万条，不仅占用了大量存储空间，检索速度也大受影响，更要命的是，网上也很难找到一个完整的数据库，有些网站说有完整的，但要Money，提到Money就不亲热了，毕竟我们是个人或小公司嘛，钱不是问题，问题是没钱。

貌似进入了一个死胡同，但我们仔细一想，数据库方法不错，但有点浪费，因为我们面向的客户大多是某区域的，而且，车辆行驶的路线相对是固定的（尤其是客运班车），塔克拉玛干沙漠或者居民小区楼顶的坐标对于我们来说，貌似没有多少意义，理论上，我们需要的仅仅是客户车辆行驶区域的坐标就可以了，车辆能到达的区域（通常是公路）相对整个国土面积来说，太小了，因此，有这么一个轻量级的数据库是不是就完美了呢？本文正是基于这一思路，将方法2和方法3结合起来，巧妙解决了百度地图纠偏问题。

基本原理：收到GPS坐标后，首先计算出该坐标所属的区域，然后再从本地数据库查询该区域的偏移量，如果查询到，直接和该偏移相加得到地图坐标，如果没有查询到，则从百度网站接口查询，并和GPS坐标相减得到偏移，将本偏移存放到本地数据库，然后直接返回从百度接口得到的地图坐标。换句话说，我们自己根据车辆使用过的坐标，构建了一个轻量级的数据库，使用一段时间后，我们会发现，绝大部分数据都是从本地数据库获取的，数据量也就区区几十万条而已。

我们分步骤完成这一思路。

第一步：划分区域的算法

GPS收到的坐标（经度和纬度两个方向）是百万分之一度，整数，如果每百万分之一度作为一个区域，那么，基本上所有的GPS坐标都位于不同的区域了，这么小的区域没有什么意义。我们知道，一度等于60分，一分等于60秒，那么，一度就是3600秒了，而经纬度中，一秒对应的距离大约31米，如果我们按秒划分区域，应该是可以接受的，也就是说，用大约31米边长的正方形表示一个区域，落在该区域的坐标我们认为偏移量是一样的。因此，我们首先要把GPS坐标转换一下，用一个精确到“秒”的数字来标记所属的区域。假如某经度为120.123456度，我们将小数部分转换成“秒”：0.123456×3600=444.4416，精确到秒，就是444秒，后面的小数部分扔掉了，因此，该GPS经度位于经度为120度444秒的某区域中，该区域的纬度算法一样。在数据库检索中，整数速度远远大于浮点数，我们想办法将120度444秒用一个整数特征值来表示，我们知道，GPS返回的坐标为百万分之一度，因此，我们将“度”乘以一百万，再把秒加上去就可以表示了，120.123456度转换成区域经度的数字为120000444，这个数字看起来怪怪的，前面部分表示度，后面部分表示秒，其实也无所谓，反正就是一个区域的唯一标记的特征值而已。为此，我们写一个方法来计算（注意，参数都是百万分之一度）。

参考代码如下：

publicint GetAreaPostion(int GpsCoordinate)

//计算"度"的部分

int nDegree = GpsCoordinate / 1000000 \* 1000000;

//计算度后面小数部分

int nSecond = (int)(0.000001 \* (GpsCoordinate - nDegree) \* 3600);

//两者重新相加

return nDegree + nSecond;

第二步：创建数据库表

我们需要在数据库里面创建一个表，记录每个区域的偏移量，一个区域包含精确到秒的经度和纬度两列，是唯一的，因此，为直观，我们不妨用中文的“秒经度”、“秒纬度”两列表示，并设置为主键、聚族索引，再增加“经度偏移”、“纬度偏移”、“创建时间”三列，之所以要增加“创建时间”字段，是考虑到时间久了，最好更新一下，比如，半年前的数据最好重新从百度网站取，考虑到速度问题，该字段也需要创建索引。数据库设计界面如下：

![Center][]

第三步：将接收到的GPS坐标转换成对应的区域

坐标包含经度、纬度两部分，因此，我们用Point表示，转换办法参考如下：

MapCorrect map=newMapCorrect();

Point ptArea = new Point(0, 0);

ptArea.X = map.GetAreaPostion(Lng);

ptArea.Y = map.GetAreaPostion(Lat);

第四步：创建数据库访问的方法

既然要访问数据库，必然要提供操作数据库的方法，数据库操作不是本文的重点，大家也都会操作，这里我们创建一个名称为DB的类用于操作数据库，该类主要提供两个静态方法：

public staticDataRow GetValueDataRow(string p\_strSql)

该方法执行传入的SQL语句，并将数据库返回的数据集第一行返回，如果数据库没有数据返回，该方法返回null。

public staticbool ExecSql(string p\_strSql)

该方法执行指定的SQL语句，如果执行错误，返回false，执行成功，返回true。

第五步：从数据库查询偏移

为了加快速度和代码更清晰，建议使用存储过程，存储过程代码如下(忽略半年前的数据)：

CREATE PROCEDUREGetOffset

@Lng INT,  \--精确到秒的经度

@Lat INT   \--精确到秒的纬度

BEGIN

SET NOCOUNT ON;

SELECT 经度偏移,纬度偏移

FROM dbo.纠偏区域 WITH(NOLOCK)

WHERE 秒经度=@Lng AND 秒纬度=@LatAND创建时间>DATEADD(dd,-180,GETDATE())

END

第六步：根据查询结果进行处理

如果查询结果中已经有偏移了，直接将偏移和GPS坐标相加，否则，从百度网站查询，并计算偏移然后保存到数据库。

public Point GetMapCoordinate(Point GpsCoordinate)

string strSql = string.Format("EXEC GetOffset @Lng =\{0\},@Lat=\{1\}",

GetAreaPostion(GpsCoordinate.X),

GetAreaPostion(GpsCoordinate.Y));

DataRow row = DB.GetValueDataRow(strSql);

Point ptMap = new Point(0, 0);

if (row == null) //从百度网站查询

ptMap = GetFromBaidu(GpsCoordinate);

else//直接返回

ptMap.X = GpsCoordinate.X + (int)row\["经度偏移"\];

ptMap.Y = GpsCoordinate.Y + (int)row\["纬度偏移"\];

return ptMap;

这里，我们需要完成从百度查询坐标的方法，百度网站返回的是JSON数据，JSON很强大，操作方法很多，但这里得到的结果却是简单的一句话：

\{"error":0,"x":"MTE5LjE1NzE5NzEwMDc5","y":"MjguMzI0NzUzMTI4NDEz"\}

显然，error表示错误信息，0表是无错误，后面的两个是地图坐标的经度和纬度，进行了Base64编码，格式是固定的，为了使用这么简单的一个JSON而引入其他项目显然没必要，我们直接用简单的字符串分解一下就可以了，代码较多，这里就不列出源代码了（文末会附下载地址），得到地图坐标后，一定要计算偏移，并更新到数据库中，更新数据库的存储过程参考如下：

CREATE PROCEDUREUpdateOffset

@Lng INT,     \--区域秒经度

@Lat INT,     \--区域秒纬度

@OffLng INT,  \--经度偏移

@OffLat INT       \--纬度偏移

BEGIN

SET NOCOUNT ON;

UPDATE dbo.纠偏区域 SET 经度偏移=@OffLng,纬度偏移=@OffLat,创建时间=GETDATE()

WHERE 秒经度=@Lng AND 秒纬度=@OffLat

IF @@ROWCOUNT=0

BEGIN

INSERT INTO dbo.纠偏区域(秒经度,秒纬度,经度偏移,纬度偏移,创建时间)

VALUES (@Lng,@Lat,@OffLng,@OffLat,GETDATE())

END

使用存储过程，不仅提高了速度，减少了网络流量，还使客户端代码更加清晰简洁。以上仅仅是实现的基本原理，实际使用时，应该考虑多线程、异常处理等等实际情况。

题外话：

对于一个GPS软件，除了能在地图上正确显示车辆位置外，还应该显示当前位置对应的中文描述，如“浙江省杭州市沪杭高速”，也就是根据坐标查询对应的地理位置信息描述，即反向地理编码查询，百度地图提供了相应的接口（接口地址：[http://developer.baidu.com/map/carapi-2.htm][http_developer.baidu.com_map_carapi-2.htm]），我们可以用上面同样的办法，在本地建立区域缓存,避免每次都从网站读取，另外，谷歌地图提供的查询更详细和准确，二者均有使用限制，百度每个密钥每天限制5000次查询，而注册一个账号，可以申请最多20个密钥，账号注册是免费的，其余你懂的，后者按IP限制，每个IP每天最多查询2500次，而GPS服务器往往都是固定IP，对于业务初期，2500次杯水车薪。为解决这一问题，我们可以在缓存百度地理位置信息时，将GPS原始坐标也保存起来，然后另外开一个程序，通过从谷歌查询地理位置信息来对缓存中的位置信息描述进行更新，也就是说，下次再使用这一区域的地理信息名称时，得到的就是谷歌解析的名称了，如何突破谷歌的限制呢？你可以把软件COPY到一个拨号上网的地方（如家里），超过限制后，重新拨号，当然，你可以手工断线和重拨，也可以写一段代码实现自动断线和重拨，等过一段时间，客户车辆大部分位置信息都缓存到本地后，就可以直接运行在服务器上了。

![Center 1][]

附源代码下载地址（演示时，为方便使用，可以输入120.123456，也可以输入120123456）：

[http_blog.csdn.net_gatr_article_details_9569189]: http://blog.csdn.net/gatr/article/details/9569189
[Center]: /images/20220522/02c81db11c9c4ea29967dba66fdbce25.png
[http_developer.baidu.com_map_carapi-2.htm]: http://developer.baidu.com/map/carapi-2.htm
[Center 1]: /images/20220522/1df8f1ac581d45419cff4fc193876760.png