麗水市汽車運輸集團股份有限公司資訊中心苟安廷

當我們興匆匆地把GPS裝置傳來的經緯度座標標記到電子地圖上時，發現地圖上的位置和實際位置相差甚遠，這就是天朝上國特有的地圖加偏，以安全之名，行掩耳盜鈴之事，給我們的開發帶來了不必要的麻煩，至於加偏的原因，大家百度一下，網上一大堆，這裡就不廢話了。除GPS裝置本身加偏外，電子地圖上的座標也不是真實的，要想正確顯示到地圖上，還必須將收到的加偏座標（俗稱火星座標）換算到地圖對應的座標，也就是我們常說的糾偏，而國內用的比較多的地圖主要是谷歌和百度，前者有具體的控制元件，比較好解決，後者就麻煩了，本人這段時間為此事折騰得不輕，但功夫不費有心人，總算比較完美地解決了，故整理一下，給還在或將要受此折騰的人蔘考。

和大多數人一樣，碰到這個問題時，首先想到了百度，總結了百度結果，主要有以下三個方法：

1.使用控制元件

如果和谷歌地圖一樣，有一個控制元件，直接傳入GPS座標得到地圖座標，那就省事了，通過正常途徑獲取控制元件的話，我們這種小公司還沒有那個實力，而非正常途經的控制元件或演算法貌似還沒有洩漏出來，即使洩漏了，你也不敢放心使用，萬一有一天，被以洩漏“郭嘉咪咪”的名義請你去喝茶就得不償失了，因此，本方法基本放棄。

2.百度地圖介面

百度網站提供了介面，只要通過http傳入GPS座標引數就可以獲得對應的地圖座標，該方法優點是方便準確，不足也很明顯，受網速、百度伺服器等影響，處理大量併發業務時力不從心。

3.資料庫

所謂的加偏，就是將真實座標加上一定的偏移量，而這個偏移量又不是線性的，不同地區偏移不一樣，但同一地區偏移量卻差不多，因此，有人就使用了個暴力破解的方法，將全國按GPS座標分成很多小塊，然後查出每個小塊的偏移量，並儲存到資料庫裡面，需要糾偏時，先根據GPS座標取出對應區域的偏移量，反算出地圖座標。優點：本地執行，速度快，缺點：中國太大了，存放區域的記錄有幾千萬條，不僅佔用了大量儲存空間，檢索速度也大受影響，更要命的是，網上也很難找到一個完整的資料庫，有些網站說有完整的，但要Money，提到Money就不親熱了，畢竟我們是個人或小公司嘛，錢不是問題，問題是沒錢。

貌似進入了一個死衚衕，但我們仔細一想，資料庫方法不錯，但有點浪費，因為我們面向的客戶大多是某區域的，而且，車輛行駛的路線相對是固定的（尤其是客運班車），塔克拉瑪干沙漠或者居民小區樓頂的座標對於我們來說，貌似沒有多少意義，理論上，我們需要的僅僅是客戶車輛行駛區域的座標就可以了，車輛能到達的區域（通常是公路）相對整個國土面積來說，太小了，因此，有這麼一個輕量級的資料庫是不是就完美了呢？本文正是基於這一思路，將方法

基本原理：收到GPS座標後，首先計算出該座標所屬的區域，然後再從本地資料庫查詢該區域的偏移量，如果查詢到，直接和該偏移相加得到地圖座標，如果沒有查詢到，則從百度網站介面查詢，並和GPS座標相減得到偏移，將本偏移存放到本地資料庫，然後直接返回從百度介面得到的地圖座標。換句話說，我們自己根據車輛使用過的座標，構建了一個輕量級的資料庫，使用一段時間後，我們會發現，絕大部分資料都是從本地資料庫獲取的，資料量也就區區幾十萬條而已。

我們分步驟完成這一思路。

第一步：劃分區域的演算法

GPS收到的座標（經度和緯度兩個方向）是百萬分之一度，整數，如果每百萬分之一度作為一個區域，那麼，基本上所有的GPS座標都位於不同的區域了，這麼小的區域沒有什麼意義。我們知道，一度等於60分，一分等於60秒，那麼，一度就是3600秒了，而經緯度中，一秒對應的距離大約31米，如果我們按秒劃分區域，應該是可以接受的，也就是說，用大約31米邊長的正方形表示一個區域，落在該區域的座標我們認為偏移量是一樣的。因此，我們首先要把GPS座標轉換一下，用一個精確到“秒”的數字來標記所屬的區域。假如某經度為120.123456度，我們將小數部分轉換成“秒”：0.123456×3600=444.4416，精確到秒，就是444秒，後面的小數部分扔掉了，因此，該GPS經度位於經度為120度444秒的某區域中，該區域的緯度演算法一樣。在資料庫檢索中，整數速度遠遠大於浮點數，我們想辦法將120度444秒用一個整數特徵值來表示，我們知道，GPS返回的座標為百萬分之一度，因此，我們將“度”乘以一百萬，再把秒加上去就可以表示了，120.123456度轉換成區域經度的數字為120000444，這個數字看起來怪怪的，前面部分表示度，後面部分表示秒，其實也無所謂，反正就是一個區域的唯一標記的特徵值而已。為此，我們寫一個方法來計算（注意，引數都是百萬分之一度）。

參考程式碼如下：

publicint GetAreaPostion(int GpsCoordinate)

{

//計算"度"的部分

int nDegree = GpsCoordinate / 1000000 * 1000000;

//計算度後面小數部分

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

//兩者重新相加

return nDegree + nSecond;

}

第二步：建立資料庫表

我們需要在資料庫裡面建立一個表，記錄每個區域的偏移量，一個區域包含精確到秒的經度和緯度兩列，是唯一的，因此，為直觀，我們不妨用中文的“秒經度”、“秒緯度”兩列表示，並設定為主鍵、聚族索引，再增加“經度偏移”、“緯度偏移”、“建立時間”三列，之所以要增加“建立時間”欄位，是考慮到時間久了，最好更新一下，比如，半年前的資料最好重新從百度網站取，考慮到速度問題，該欄位也需要建立索引。資料庫設計介面如下：

第三步：將接收到的GPS座標轉換成對應的區域

座標包含經度、緯度兩部分，因此，我們用Point表示，轉換辦法參考如下：

            MapCorrect map=newMapCorrect();

            Point ptArea = new Point(0, 0);

            ptArea.X = map.GetAreaPostion(Lng);

            ptArea.Y = map.GetAreaPostion(Lat);

第四步：建立資料庫訪問的方法

既然要訪問資料庫，必然要提供操作資料庫的方法，資料庫操作不是本文的重點，大家也都會操作，這裡我們建立一個名稱為DB的類用於操作資料庫，該類主要提供兩個靜態方法：

public staticDataRow GetValueDataRow(string p_strSql)

該方法執行傳入的SQL語句，並將資料庫返回的資料集第一行返回，如果資料庫沒有資料返回，該方法返回null。

public staticbool ExecSql(string p_strSql)

該方法執行指定的SQL語句，如果執行錯誤，返回false，執行成功，返回true。

第五步：從資料庫查詢偏移

為了加快速度和程式碼更清晰，建議使用儲存過程，儲存過程程式碼如下(忽略半年前的資料)：

CREATE PROCEDUREGetOffset

    @Lng INT,  --精確到秒的經度

    @Lat INT   --精確到秒的緯度

AS

BEGIN

    SET NOCOUNT ON;

    SELECT 經度偏移,緯度偏移

    FROM dbo.糾偏區域 WITH(NOLOCK)

    WHERE 秒經度=@Lng AND 秒緯度=@LatAND建立時間>DATEADD(dd,-180,GETDATE())

END

第六步：根據查詢結果進行處理

如果查詢結果中已經有偏移了，直接將偏移和GPS座標相加，否則，從百度網站查詢，並計算偏移然後儲存到資料庫。

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) //從百度網站查詢

            {

                ptMap = GetFromBaidu(GpsCoordinate);

            }

            else//直接返回

            {

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

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

            }

            return ptMap;

        }

這裡，我們需要完成從百度查詢座標的方法，百度網站返回的是JSON資料，JSON很強大，操作方法很多，但這裡得到的結果卻是簡單的一句話：

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

顯然，error表示錯誤資訊，0表是無錯誤，後面的兩個是地圖座標的經度和緯度，進行了Base64編碼，格式是固定的，為了使用這麼簡單的一個JSON而引入其他專案顯然沒必要，我們直接用簡單的字串分解一下就可以了，程式碼較多，這裡就不列出原始碼了（文末會附下載地址），得到地圖座標後，一定要計算偏移，並更新到資料庫中，更新資料庫的儲存過程參考如下：

CREATE PROCEDUREUpdateOffset

    @Lng INT,     --區域秒經度

    @Lat INT,     --區域秒緯度

    @OffLng INT,  --經度偏移

    @OffLat INT       --緯度偏移

AS

BEGIN

    SET NOCOUNT ON;

    UPDATE dbo.糾偏區域 SET 經度偏移=@OffLng,緯度偏移=@OffLat,建立時間=GETDATE()

    WHERE 秒經度=@Lng AND 秒緯度=@OffLat

    IF @@ROWCOUNT=0

    BEGIN

       INSERT INTO dbo.糾偏區域(秒經度,秒緯度,經度偏移,緯度偏移,建立時間)

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

    END

END

使用儲存過程，不僅提高了速度，減少了網路流量，還使客戶端程式碼更加清晰簡潔。以上僅僅是實現的基本原理，實際使用時，應該考慮多執行緒、異常處理等等實際情況。

題外話：

對於一個GPS軟體，除了能在地圖上正確顯示車輛位置外，還應該顯示當前位置對應的中文描述，如“浙江省杭州市滬杭高速”，也就是根據座標查詢對應的地理位置資訊描述，即反向地理編碼查詢，百度地圖提供了相應的介面（介面地址：http://developer.baidu.com/map/carapi-2.htm），我們可以用上面同樣的辦法，在本地建立區域快取,避免每次都從網站讀取，另外，谷歌地圖提供的查詢更詳細和準確，二者均有使用限制，百度每個金鑰每天限制5000次查詢，而註冊一個賬號，可以申請最多20個金鑰，賬號註冊是免費的，其餘你懂的，後者按IP限制，每個IP每天最多查詢2500次，而GPS伺服器往往都是固定IP，對於業務初期，2500次杯水車薪。為解決這一問題，我們可以在快取百度地理位置資訊時，將GPS原始座標也儲存起來，然後另外開一個程式，通過從谷歌查詢地理位置資訊來對快取中的位置資訊描述進行更新，也就是說，下次再使用這一區域的地理資訊名稱時，得到的就是谷歌解析的名稱了，如何突破谷歌的限制呢？你可以把軟體COPY到一個撥號上網的地方（如家裡），超過限制後，重新撥號，當然，你可以手工斷線和重撥，也可以寫一段程式碼實現自動斷線和重撥，等過一段時間，客戶車輛大部分位置資訊都快取到本地後，就可以直接執行在伺服器上了。

附原始碼下載地址（演示時，為方便使用，可以輸入120.123456，也可以輸入120123456）：