python 經緯度求兩點距離、三點面積操作

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給出地球上兩點的經緯度，計算兩點之間的球面距離。給出地球上三點的經緯度，求形成的三角形面積。

對於這樣的需求，可以通過使用半正失公式來計算得到我們想要的距離，面積值。

先給出半正失公式(haversine formula):

先看第一個式，等號的右邊，輸入參數有φ、λ，等號的右邊有d、r，其中φ表示緯度，λ表示經度，d是我們要的兩點的距離，

r是地球半徑，d/r表示兩點在圓上的弧度θ。

通過整理兩個式子可得：

也就是說，隻要根據上面最後這行式子，帶入相應的經緯度值，以及地球半徑，就可以得到我們想要的兩點的球面距離，

在這裡我們假設地球為均勻球體(r=6371.393公裡)。

具體的python代碼實現如下：

import math
class cal_distance(object):
    def __init__(self,**kwargs):
        self.lat1 = kwargs.get('lat1')
        self.lon1 = kwargs.get('lon1')
        self.lat2 = kwargs.get('lat2')
        self.lon2 = kwargs.get('lon2')
        
    def twopoint_distance(self):
        R=6371.393
        dlat=self.deg2rad(self.lat2-self.lat1)
        dlon=self.deg2rad(self.lon2-self.lon1)
        a=math.sin(dlat/2)**2+math.cos(self.deg2rad(self.lat1))*math.cos(self.deg2rad(self.lat2))*math.sin(dlon/2)**2
        c=2*math.atan2(math.sqrt(a),math.sqrt(1-a))
        return R*c
        
    def deg2rad(self,deg):
        return deg*(math.pi/180)

定義一個cal_distance類，功能為輸入參數為兩點的經緯度計算兩點的球面距離。deg2reg函數為度數轉弧度函數，twopoint_distance為距離計算功能函數，輸出兩點距離，單位為千米(公裡)。

from cal_distance import cal_distance
def run():
    point1_lat = 39.2186266952
    point2_lat = 39.08579871
    point1_lon = 117.8175961241
    point2_lon = 117.7040162
    Distance = cal_distance(lat1=point1_lat,lon1=point1_lon1,lat2=point2_lat,lon2=point2_lon)
    distance = Distance.twopoint_distance()
    print distance
    
if __name__=='__main__':
    run()

這段代碼為具體的函數調用部分,實例化對象，調用twopoint_distance()，就可以得到我們想要的距離值瞭。

在現在的代碼基礎上，想要計算三個點圍成的面積就很容易實現瞭。三個點兩兩求出三條邊的距離，利用三邊求面積公式，就可以得到三角形的面積值。

下面給出類的定義部分：

import math
class cal_area(object):
    def __init__(self,**kwargs):
        self.lat1 = kwargs.get('lat1')
        self.lon1 = kwargs.get('lon1')
        self.lat2 = kwargs.get('lat2')
        self.lon2 = kwargs.get('lon2')
        self.lat3 = kwargs.get('lat3')
        self.lon3 = kwargs.get('lon3')
        
    def twopoint_distance(self,lat1,lon1,lat2,lon2):
        R=6371.393
        dlat=self.deg2rad(lat2-lat1)
        dlon=self.deg2rad(lon2-lon1)
        a=math.sin(dlat/2)**2+math.cos(self.deg2rad(self.lat1))*math.cos(self.deg2rad(self.lat2))*math.sin(dlon/2)**2
        c=2*math.atan2(math.sqrt(a),math.sqrt(1-a))
        return R*c
        
    def deg2rad(self,deg):
        return deg*(math.pi/180)
    
    def area(self):
        distance12=self.twopoint_distance(self.lat1,self.lon1,self.lat2,self.lon2)
        distance13=self.twopoint_distance(self.lat1,self.lon1,self.lat3,self.lon3)
        distance23=self.twopoint_distance(self.lat2,self.lon2,self.lat3,self.lon3)
        p=self.half_perimeter(distance12,distance23,distance13)
        s=math.sqrt(p*(p-distance12)*(p-distance23)*(p-distance13))
        return s
        
    def half_perimeter(a,b,c):
        return (a+b+c)/2

Python Haversine公式計算兩點（經緯度坐標）距離

在WGS84坐標系下，計算兩點（經緯度坐標）之間的距離（單位：km）。

import math
def LLs2Dist(lat1, lon1, lat2, lon2):
    R = 6371
    dLat = (lat2 - lat1) * math.pi / 180.0
    dLon = (lon2 - lon1) * math.pi / 180.0
    a = math.sin(dLat / 2) * math.sin(dLat / 2) + math.cos(lat1 * math.pi / 180.0) * math.cos(lat2 * math.pi / 180.0) * math.sin(dLon / 2) * math.sin(dLon / 2)
    c = 2 * math.atan2(math.sqrt(a), math.sqrt(1 - a))
    dist = R * c
    return dist

驗證：

x1 = 37.779388
y1 = -122.423246
x2 = 32.719464
y2 = -117.220406
dist = LLs2Dist(y1, x1, y2, x2)
print dist

輸出結果為：

642.185478152

以上為個人經驗，希望能給大傢一個參考，也希望大傢多多支持WalkonNet。

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