在给定图片上将 long/lat 转换为像素 x/y

Question

我有一张莫斯科的城市地图。我们用一些艺术元素修改了一张谷歌地图图像，但 GPS 坐标和像素之间的关系保持不变。

问题：如何将我们拥有的各种数据点的 GPS 坐标转换为图像中的像素坐标？

理想情况下，我可以在 Javascript 中执行此操作，但 PHP 可以。

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我知道在小规模（例如城市规模）上，它足够简单（有必要了解哪些地理坐标具有图片角之一，然后了解地理坐标中一个像素的“价格”）图片分别在轴 OX 和 OY 上）。

但在大尺度（国家尺度）上，一个像素的“价格”不会是一个常数，并且会发生足够大的变化，无法应用上述方法。

如何解决国家层面的问题？

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更新：

我不使用 API 谷歌地图，我只有：对象的地理坐标（它们来自谷歌地图），我的网站上还有一张简单的图片 *。 gif，我必须在其中画一个点对应的地理坐标。

Answer 1

如果假设每个像素位于同一区域，那么以下关于将距离转换为经度/纬度坐标的文章可能会对您有所帮助：

http://www.johndcook.com/blog/2009/04/27/converting-miles-to-degrees-longitude-or-latitude/

Answer 2

您需要公式将纬度和经度转换为直角坐标。有很多可供选择，每个都会以不同的方式扭曲地图。 Wolfram MathWorld 有很好的收藏：

http://mathworld.wolfram.com/MapProjection.html

点击“另见”链接。

Answer 3

你可以看看code that used on gheat，它是从js移植到python的。

Answer 4

您正在处理的翻译与Map Projection 有关，这就是我们世界的球面如何被翻译成二维渲染的方式。有多种方法（投影）可以在二维表面上渲染世界。

如果您的地图仅使用特定投影（Mercator 很受欢迎），您应该能够找到方程式、一些示例代码和/或一些库（例如，一个墨卡托解决方案 - Convert Lat/Longs to X/Y Co-ordinates。如果那样的话不这样做，我相信你可以找到其他样本 - https://stackoverflow.com/search?q=mercator。如果你的图像不是使用墨卡托投影的地图，你需要确定它使用什么投影来找到正确的平移方程。

如果您尝试支持多个地图投影（您想支持许多使用不同投影的不同地图），那么您肯定想使用像 PROJ.4 这样的库，但我再次不确定您会做什么查找 Javascript 或 PHP。

Answer 5

所有这一切的关键是理解map projections。正如其他人指出的那样，失真的原因是球形（或更准确地说是椭圆形）地球被投影到平面上。

为了实现您的目标，您首先必须了解有关数据的两件事：

1. 您的地图所在的投影。如果它们纯粹源自Google Maps，那么它们很可能使用spherical Mercator projection。
2. 您的纬度/经度坐标使用的地理坐标系。这可能会有所不同，因为在地球上定位纬度/经度有不同的方法。最常见的 GCS 是 WGS84，用于大多数网络地图应用和 GPS。

我假设您的数据位于这些坐标系中。

球形墨卡托投影为地球表面定义了一个以米为单位的坐标对。这意味着，对于每个纬度/经度坐标，都有一个匹配的米/米坐标。这使您可以使用以下过程进行转换：

1. 查找图像角的 WGS84 纬度/经度。
2. 将 WGS 纬度/经度转换为球形墨卡托投影。那里有转换工具，我最喜欢的是使用 PROJ4 project 中的 cs2cs 工具。
3. 您可以安全地执行简单的线性变换，以在图像上的点与球形墨卡托投影中地球上的点之间进行转换，然后再转换回来。

为了从 WGS84 点到图像上的一个像素，现在的过程是：

1. 将纬度/经度投影到球形墨卡托。这可以使用proj4js library. 来完成
2. 使用上面发现的线性关系将球面墨卡托坐标转换为图像像素坐标。

您可以像这样使用 proj4js 库：

// include the library
<script src="lib/proj4js-combined.js"></script>  //adjust the path for your server
                                                 //or else use the compressed version
// creating source and destination Proj4js objects
// once initialized, these may be re-used as often as needed
var source = new Proj4js.Proj('EPSG:4326');    //source coordinates will be in Longitude/Latitude, WGS84
var dest = new Proj4js.Proj('EPSG:3785');     //destination coordinates in meters, global spherical mercators projection, see http://spatialreference.org/ref/epsg/3785/


// transforming point coordinates
var p = new Proj4js.Point(-76.0,45.0);   //any object will do as long as it has 'x' and 'y' properties
Proj4js.transform(source, dest, p);      //do the transformation.  x and y are modified in place

//p.x and p.y are now EPSG:3785 in meters

Answer 6

所以您想获取纬度/经度坐标并找出该位置图像上的像素坐标？

主要的 GMap2 类提供与显示地图上的像素和纬度/经度坐标之间的转换：

Gmap2.fromLatLngToContainerPixel(latlng)

例如：

var gmap2 = new GMap2(document.getElementById("map_canvas"));
var geocoder = new GClientGeocoder();

geocoder.getLatLng( "1600 Pennsylvania Avenue NW Washington, D.C. 20500",
    function( latlng ) {
        var pixel_coords = gmap2.fromLatLngToContainerPixel(latlng);

        window.alert( "The White House is at pixel coordinates (" + 
            pixel_coodrs.x + ", " + pixel_coords.y + ") on the " +
            "map image shown on this page." );
    }
);

因此，假设您的地图图像是 Google 地图显示的屏幕抓图，那么这将为您提供该图像上的正确像素坐标的纬度/经度坐标。

如果您抓取平铺图像并自己将它们拼接在一起，事情会变得更加棘手，因为完整的平铺集区域将位于显示的地图区域之外。

在这种情况下，您需要使用左上角图像平铺的 left 和 top 值作为 fromLatLngToContainerPixel(latlng:GLatLng) 给您的坐标的偏移量，从 x 坐标中减去左坐标，然后从 y 坐标顶部。因此，如果左上角的图像位于 (-50, -122) (left, top)，并且 fromLatLngToContainerPixel() 告诉您纬度/经度位于像素坐标 (150, 320) 处，则在图像上从瓦片，坐标的真实位置在 (150 - (-50), 320 - (-122)) 即 (200, 442)。

也有可能是类似的GMap2坐标平移函数：

GMap2.fromLatLngToDivPixel(latlng:GLatLng)

将为您提供拼接瓷砖案例的正确纬度/经度到像素的转换 - 我没有对此进行测试，API 文档也不是 100% 清楚。

更多信息请看这里： http://code.google.com/apis/maps/documentation/reference.html#GMap2.Methods.Coordinate-Transformations

Answer 7

您必须以您的语言实现 Google Maps API 投影。我有这个的 C# 源代码：

public class GoogleMapsAPIProjection
{
    private readonly double PixelTileSize = 256d;
    private readonly double DegreesToRadiansRatio = 180d / Math.PI;
    private readonly double RadiansToDegreesRatio = Math.PI / 180d;
    private readonly PointF PixelGlobeCenter;
    private readonly double XPixelsToDegreesRatio;
    private readonly double YPixelsToRadiansRatio;

    public GoogleMapsAPIProjection(double zoomLevel)
    {
        var pixelGlobeSize = this.PixelTileSize * Math.Pow(2d, zoomLevel);
        this.XPixelsToDegreesRatio = pixelGlobeSize / 360d;
        this.YPixelsToRadiansRatio = pixelGlobeSize / (2d * Math.PI);
        var halfPixelGlobeSize = Convert.ToSingle(pixelGlobeSize / 2d);
        this.PixelGlobeCenter = new PointF(
            halfPixelGlobeSize, halfPixelGlobeSize);
    }

    public PointF FromCoordinatesToPixel(PointF coordinates)
    {
        var x = Math.Round(this.PixelGlobeCenter.X
            + (coordinates.X * this.XPixelsToDegreesRatio));
        var f = Math.Min(
            Math.Max(
                 Math.Sin(coordinates.Y * RadiansToDegreesRatio),
                -0.9999d),
            0.9999d);
        var y = Math.Round(this.PixelGlobeCenter.Y + .5d * 
            Math.Log((1d + f) / (1d - f)) * -this.YPixelsToRadiansRatio);
        return new PointF(Convert.ToSingle(x), Convert.ToSingle(y));
    }

    public PointF FromPixelToCoordinates(PointF pixel)
    {
        var longitude = (pixel.X - this.PixelGlobeCenter.X) /
            this.XPixelsToDegreesRatio;
        var latitude = (2 * Math.Atan(Math.Exp(
            (pixel.Y - this.PixelGlobeCenter.Y) / -this.YPixelsToRadiansRatio))
            - Math.PI / 2) * DegreesToRadiansRatio;
        return new PointF(
            Convert.ToSingle(latitude),
            Convert.ToSingle(longitude));
    }
}

来源：

http://code.google.com/p/geographical-dot-net/source/browse/trunk/GeographicalDotNet/GeographicalDotNet/Projection/GoogleMapsAPIProjection.cs

Answer 8

我的方法可以在没有库和裁剪地图的情况下使用。意味着它仅适用于墨卡托图像中的部分。也许它可以帮助某人：https://stackoverflow.com/a/10401734/730823

Answer 9

为此苦苦挣扎 - 同时拥有 openstreet 地图和 google 街道地图，并且想要投影外部图形图像

var map = new OpenLayers.Map({
            div:"map-id",
            allOverlays: true
    });
    var osm = new OpenLayers.Layer.OSM("OpenStreeMao");
    var gmap = new OpenLayers.Layer.Google("Google Streets", {visibility: false});

    map.addLayers([osm,gmap]);

    var vectorLayer = new OpenLayers.Layer.Vector("IconLayer");


    var lonlatObject = new OpenLayers.LonLat(24.938622,60.170421).transform(
            new OpenLayers.Projection("EPSG:4326"), map.getProjectionObject()
    );
    console.log(lonlatObject);

    var point = new OpenLayers.Geometry.Point(lonlatObject.lon, lonlatObject.lat);
    console.log(point);

    var point2 = new OpenLayers.Geometry.Point(lonlatObject.x, lonlatObject.y);
    console.log(point2);

    var feature = new OpenLayers.Feature.Vector(point, null, {
        externalGraphic:  "http://cdn1.iconfinder.com/data/icons/SUPERVISTA/networking/png/72/antenna.png",
        graphicWidth: 72,
        graphicHeight: 72,
        fillOpacity: 1
    });


    vectorLayer.addFeatures(feature);

    map.addLayer(vectorLayer);


    map.setCenter(
            new OpenLayers.LonLat(24.938622,60.170421).transform(
            new OpenLayers.Projection("EPSG:4326"), map.getProjectionObject()
            ),
            12);

     map.addControl(new OpenLayers.Control.LayerSwitcher());

http://jsfiddle.net/alexcpn/N9dLN/8/

Answer 10

要考虑的重要事项之一是投影的“缩放”级别（特别是对于 Google 地图）。

正如谷歌解释的那样：

在缩放级别 1 时，地图由 4 个 256x256 像素的图块组成，结果 在 512x512 的像素空间中。在缩放级别 19 上，每个 x 和 y 像素 可以使用 0 到 256 * 2^19 之间的值来引用地图

（见https://developers.google.com/maps/documentation/javascript/maptypes?hl=en#MapCoordinates）

为了考虑“缩放”值，我推荐下面简单有效的 deltaLonPerDeltaX 和 deltaLatPerDeltaY 函数。虽然 x 像素和经度严格成比例，但 y 像素和纬度并非如此，公式需要初始纬度。

// Adapted from : http://blog.cppse.nl/x-y-to-lat-lon-for-google-maps


window.geo = {

    glOffset: Math.pow(2,28), //268435456,
    glRadius:  Math.pow(2,28) / Math.PI,
    a: Math.pow(2,28),
    b: 85445659.4471,
    c: 0.017453292519943,
    d: 0.0000006705522537,
    e: Math.E, //2.7182818284590452353602875,
    p: Math.PI / 180,

    lonToX: function(lon) {
        return Math.round(this.glOffset + this.glRadius * lon * this.p);
    },

    XtoLon: function(x) {
        return -180 + this.d * x;
    },

    latToY: function(lat) {
        return Math.round(this.glOffset - this.glRadius *
                          Math.log((1 + Math.sin(lat * this.p)) /
                          (1 - Math.sin(lat * this.p))) / 2);
    },

    YtoLat: function(y) {
        return Math.asin(Math.pow(this.e,(2*this.a/this.b - 2*y/this.b)) /
                                 (Math.pow(this.e, (2*this.a/this.b - 2*y/this.b))+1) -
                                 1/(Math.pow(this.e, (2*this.a/this.b - 2*y/this.b))+1)
                        ) / this.c;
    },

    deltaLonPerDeltaX: function(deltaX, zoom) {
        // 2^(7+zoom) pixels <---> 180 degrees
        return deltaX * 180 / Math.pow(2, 7+zoom);
    },

    deltaLatPerDeltaY: function(deltaY, zoom, startLat) {
        // more complex because of the curvature, we calculte it by difference
        var startY = this.latToY(startLat),
            endY = startY + deltaY * Math.pow(2, 28-7-zoom),
            endLat = this.YtoLat(endY);

        return ( endLat - startLat ); // = deltaLat
    }
}