使用Java实现的新版地图图幅编号计算公式（新版图幅规则(GB/T 13989—2012)）

前言

最近项目需求，需要根据经纬度，计算出图幅编号。本来想着找轮子，结果找了一大圈没找到，就自己找到相关书籍，看计算公式，重复造了一个轮子。

比如根据，北纬：30°56′50″，东经：105°4′25″，计算新旧图幅编号，根据公式，我们按照1：50000比例，可以计算出，新版图幅编号为：H48E007013，旧版图幅编号为：8-48-43-A

新版本的计算公式，以及通过新版本的图幅编号，计算出旧图幅编号

package com.jucheap.utils;

import com.jucheap.base.CoordinateDTO;

/**
 * <p>
 * 地图图幅编号计算
 * </p>
 *
 * @Author jucheap
 * @Email jucheap@jucheap.com
 * @Date 2020/8/22
 */
public class MapNumberUtil {

    /**
     * 新版图幅规则(GB/T 13989—2012)
     * @param longitude 经度
     * @param latitude 纬度
     * @param scaleNumber 缩放比例(1000000/500000/100000/50000)
     * @return 图幅编号
     */
    public static String toMapNumber(CoordinateDTO longitude, CoordinateDTO latitude, Integer scaleNumber) {
        // 经/纬差值计算
        Double lngDiff = getLongitudeDiff(scaleNumber);
        Double latDiff = getLatitudeDiff(scaleNumber);
        // 度分秒转换，统一成度
        Double lng = longitude.toDegreeNumber();
        Double lat = latitude.toDegreeNumber();
        StringBuilder sb = new StringBuilder(512);
        String[] codes = toWords();
        Double word_row = Double.valueOf(1) + lat / 4;
        Double word_col = Double.valueOf(31) + lng / 6;
        sb.append(String.format("%s%s%s", codes[word_row.intValue() - 1], word_col.intValue(), toScaleCode(scaleNumber)));
        Integer number_row = Double.valueOf(4.0 / latDiff).intValue() - Double.valueOf((lat % 4.0) / latDiff).intValue();
        Double number_col = lng % 6.0 / lngDiff + 1;
        sb.append(String.format("%03d", number_row));
        sb.append(String.format("%03d", number_col.intValue()));
        return sb.toString();
    }

    /**
     * 生成26个大写字母
     * @return 26个大写字母数组
     */
    private static String[] toWords() {
        String[] codes = new String[26];
        for (int i = 1; i <= 26; i++) {
            codes[i - 1] = toUpperCode(i);
        }
        return codes;
    }

    /**
     * 转换成单个的大写字母
     * @param value
     * @return
     */
    private static String toUpperCode(Integer value) {
        return String.valueOf(Character.toUpperCase((char) (96 + value)));
    }

    /**
     * 获取缩放比例代码
     *
     * @param scaleNumber 缩放比例（如50000，代表1:50000）
     * @return 缩放比例代码
     */
    private static String toScaleCode(int scaleNumber) {
        switch (scaleNumber) {
            case 500000:
                return "B";
            case 250000:
                return "C";
            case 100000:
                return "D";
            case 50000:
                return "E";
            case 25000:
                return "F";
            case 10000:
                return "G";
            case 5000:
                return "H";
            case 2000:
                return "I";
            case 1000:
                return "J";
            case 500:
                return "K";
            default:
                return "";
        }
    }

    /**
     * 获取经差值
     *
     * @param scaleNumber 缩放比例（如50000，代表1:50000）
     * @return 经差值
     */
    private static Double getLongitudeDiff(int scaleNumber) {
        switch (scaleNumber) {
            case 1000000:
                return 6.0;
            case 500000:
                return 3.0;
            case 250000:
                return 1.5;
            case 100000:
                return 0.5;
            case 50000:
                return 15.0 / 60.0;
            case 25000:
                return 7.0 / 60.0 + 30.0 / 3600.0;
            case 10000:
                return 3.0 / 60.0 + 45.0 / 3600.0;
            case 5000:
                return 1.0 / 60.0 + 52.5 / 3600.0;
            case 2000:
                return 37.5 / 3600.0;
            case 1000:
                return 18.75 / 3600.0;
            case 500:
                return 9.375 / 3600.0;
            default:
                return 0.0;
        }
    }

    /**
     * 获取纬差值
     *
     * @param scaleNumber 缩放比例（如50000，代表1:50000）
     * @return 纬差值
     */
    private static Double getLatitudeDiff(int scaleNumber) {
        switch (scaleNumber) {
            case 1000000:
                return 4.0;
            case 500000:
                return 2.0;
            case 250000:
                return 1.0;
            case 100000:
                return 20.0 / 60.0;
            case 50000:
                return 10.0 / 60.0;
            case 25000:
                return 5.0 / 60.0;
            case 10000:
                return 2.0 / 60.0 + 30.0 / 3600.0;
            case 5000:
                return 1.0 / 60.0 + 15.0 / 3600.0;
            case 2000:
                return 25.0 / 3600.0;
            case 1000:
                return 12.5 / 3600.0;
            case 500:
                return 6.25 / 3600.0;
            default:
                return 0.0;
        }
    }

    /**
     * 新的图幅编号转换成旧的图幅编号
     * @param newMapNumber 新图幅编号
     * @return 旧图幅编号
     */
    public static String toOldMapNumber(String newMapNumber) {
        if (newMapNumber.length() != 3 && newMapNumber.length() != 10) {
            return "";
        }
        char[] newMapNumberChars = newMapNumber.toCharArray();
        String bigRowNo = String.valueOf(newMapNumberChars[0] - 'A' + 1);
        String bigColNo = newMapNumber.substring(1, 3);
        if (newMapNumber.length() == 3) { //100W
            return String.format("%s-%s", bigRowNo, bigColNo);
        } else {
            // 新图幅号的行列代码，col_number为行代码，col_number为列代码
            Integer row_number = Integer.valueOf(newMapNumber.substring(4, 7));
            Integer col_number = Integer.valueOf(newMapNumber.substring(7, 10));
            // 提取行代码和列代码，若非数字，则表示图幅号格式不正确
            char mapScaleNumber = newMapNumberChars[3];
            if (mapScaleNumber == 'B') {  //50W
                //region 50W
                if (row_number > 2 || col_number > 2){
                    return "";
                }
                //旧图幅号对应的地图代码
                int X = (row_number - 1) * 2 + (col_number - 1) + 1;
                return String.format("%s-%s-%s", bigRowNo, bigColNo, toUpperCode(X));
                //endregion
            } else if (mapScaleNumber == 'C') {//25W
                //region 25W
                if (row_number > 4 || col_number > 4) {
                    return "";
                }
                //旧图幅号对应的地图代码
                int X = (row_number - 1) * 4 + (col_number - 1) + 1;
                // String code = String.format("%02d", X);
                String code = String.valueOf(X);
                return String.format("%s-%s-[%s]", bigRowNo, bigColNo, code);
                //endregion
            } else if (mapScaleNumber == 'D') {//10W
                //region 10W
                if (row_number > 12 || col_number > 12){
                    return "";
                }
                //旧图幅号对应的地图代码
                int X = (row_number - 1) * 12 + (col_number - 1) + 1;
                //String code = String.format("%03d", X);
                String code = String.valueOf(X);
                return String.format("%s-%s-%s", bigRowNo, bigColNo, code);
                //endregion
            } else if (mapScaleNumber == 'E') { //5W
                //region 5W
                if (row_number > 24 || col_number > 24) {
                    return "";
                }
                //10W地形图对应的行号
                int H10 = (row_number - 1) / 2 + 1;
                //10W地形图对应的列号
                int L10 = (col_number - 1) / 2 + 1;
                //10W旧图幅号对应的地图代码
                int X10 = (H10 - 1) * 12 + (L10 - 1) + 1;
                //String code = String.format("%03d", X10);
                String code = String.valueOf(X10);
                //旧图幅号对应的地图代码
                int X = (row_number - 2 * H10 + 1) * 2 + (col_number - 2 * L10 + 1) + 1;
                return String.format("%s-%s-%s-%s", bigRowNo, bigColNo, code, toUpperCode(X));
                //endregion
            } else if (mapScaleNumber == 'F') {236                 //5W地形图对应的行号
                int H5 = (row_number - 1) / 2 + 1;
                //5W地形图对应的列号
                int L5 = (col_number - 1) / 2 + 1;

                //10W地形图对应的行号
                int H10 = (H5 - 1) / 2 + 1;
                //10W地形图对应的列号
                int L10 = (L5 - 1) / 2 + 1;

                Integer X2 = (row_number - 2 * H5 + 1) * 2 + (col_number - 2 * L5 + 1) + 1;
                Integer X5 = (H5 - 2 * H10 + 1) * 2 + (L5 -2 * L10 + 1) + 1;
                Integer X10 = (H10 - 1) * 12 + (L10 - 1) + 1;

                return String.format("%s-%s-%s-%s-%s", bigRowNo, bigColNo, X10, toUpperCode(X5), X2);
            }
            //图幅号格式不正确
            return "";
        }
    }
}

坐标模型类代码

package com.jucheap.base;

import lombok.Getter;
import lombok.Setter;

/**
 * <p>
 * 地图坐标对象
 * </p>
 *
 * @Author jucheap
 * @Email jucheap@jucheap.com
 * @Date 2020/8/22
 */

@Getter
@Setter
public class CoordinateDTO {

    /**
     * ctor
     * @param degree 度
     * @param minute 分
     * @param second 秒
     */
    public CoordinateDTO(Double degree, Double minute, Double second) {
        this.setDegree(degree);
        this.setMinute(minute);
        this.setSecond(second);
    }

    /**
     * 转换成十进制的度数
     *
     * @return 十进制的度数
     */
    public Double toDegreeNumber() {
        return degree + minute / 60.0 + second / 3600.0;
    }

    /**
     * 度
     */
    private Double degree;

    /**
     * 分
     */
    private Double minute;

    /**
     * 秒
     */
    private Double second;
}

以下是单元测试代码

package com.jucheap;

import com.jucheap.base.CoordinateDTO;
import com.jucheap.utils.MapNumberUtil;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
public class MapNumberTest {

    /**
     * 新版图幅规则(GB/T 13989—2012)
     */
    @Test
    public void mapNumberTest() {
        Integer scaleNumber = 50000;
        CoordinateDTO lng = new CoordinateDTO(105.0, 4.0, 25.8);
        CoordinateDTO lat = new CoordinateDTO(30.0, 56.0, 50.6);

        String mapNumber = MapNumberUtil.toMapNumber(lng, lat, scaleNumber);
        String oldMapNumber = MapNumberUtil.toOldMapNumber(mapNumber);
        System.out.println(mapNumber);
        System.out.println(oldMapNumber);
    }
}

测试结果

 

通过上面的计算公式基本实现了新旧图幅编号的计算。在实际公式编写中，也遇到了很多问题，具体的实现公式，参考如下：

https://wenku.baidu.com/view/0c0c8bc5f80f76c66137ee06eff9aef8951e485e.html

https://wenku.baidu.com/view/5deb7e1aa8114431b90dd8ed.html

https://www.jianshu.com/p/d11c7f7e6613

参考书籍

01.地理信息系统——原理、方法和应用（邬伦）  Doc下载   PDF下载

02.地理信息系统概论（黄杏元）  PDF下载

03.地理信息系统导论（陈述彭） PDF下载

04.第一部分 地图投影及其坐标转换公式   PDF下载

05.第二部分 非地图投影坐标运算公式   PDF下载

06.GIS空间分析原理与方法（刘湘楠）  PDF下载

07.地图学与地图绘制  PDF下载

08.地图学基础    PDF下载

09.地图投影    PDF下载

10.地图投影变换原理与方法    PDF下载

11.地理信息系统原理、应用与工程 （第2版）    PDF下载

12.地籍测量学   PDF下载

13.地貌学原理（第3版）    PDF下载

14.新编地图学实习教程    PDF下载

15.普通地图制图中的数学方法   PDF下载

16.景观生态学——格局、过程、尺度与等级  PDF下载

17.海洋地图学   PDF下载

18.自然地理学  第2版   PDF下载

19.自然地理学野外实习  原理、方法与实践   PDF下载

20.地图艺术设计    PDF下载

下载地址:http://bbs.3s001.com/thread-151638-1-1.html