Python의 Haversine 공식 (두 GPS 지점 사이의 방향 및 거리)

문제

2 개의 GPS 지점 사이 의 거리와 방위 를 확인하는 방법을 알고 싶습니다 . 나는 haversine 공식에 대해 연구했습니다. 누군가 저에게 동일한 데이터를 사용하여 베어링을 찾을 수 있다고 말했습니다.

편집하다

모든 것이 잘 작동하지만 베어링은 아직 제대로 작동하지 않습니다. 베어링 출력은 음수이지만 0-360도 사이 여야합니다. 세트 데이터는 수평 방위를 만들어야하며 96.02166666666666 다음과 같습니다.

Start point: 53.32055555555556 , -1.7297222222222221   
Bearing:  96.02166666666666  
Distance: 2 km  
Destination point: 53.31861111111111, -1.6997222222222223  
Final bearing: 96.04555555555555

내 새 코드는 다음과 같습니다.

from math import *

Aaltitude = 2000
Oppsite  = 20000

lat1 = 53.32055555555556
lat2 = 53.31861111111111
lon1 = -1.7297222222222221
lon2 = -1.6997222222222223

lon1, lat1, lon2, lat2 = map(radians, [lon1, lat1, lon2, lat2])

dlon = lon2 - lon1
dlat = lat2 - lat1
a = sin(dlat/2)**2 + cos(lat1) * cos(lat2) * sin(dlon/2)**2
c = 2 * atan2(sqrt(a), sqrt(1-a))
Base = 6371 * c


Bearing =atan2(cos(lat1)*sin(lat2)-sin(lat1)*cos(lat2)*cos(lon2-lon1), sin(lon2-lon1)*cos(lat2)) 

Bearing = degrees(Bearing)
print ""
print ""
print "--------------------"
print "Horizontal Distance:"
print Base
print "--------------------"
print "Bearing:"
print Bearing
print "--------------------"


Base2 = Base * 1000
distance = Base * 2 + Oppsite * 2 / 2
Caltitude = Oppsite - Aaltitude

a = Oppsite/Base
b = atan(a)
c = degrees(b)

distance = distance / 1000

print "The degree of vertical angle is:"
print c
print "--------------------"
print "The distance between the Balloon GPS and the Antenna GPS is:"
print distance
print "--------------------"

다음은 Python 버전입니다.

from math import radians, cos, sin, asin, sqrt

def haversine(lon1, lat1, lon2, lat2):
    """
    Calculate the great circle distance between two points 
    on the earth (specified in decimal degrees)
    """
    # convert decimal degrees to radians 
    lon1, lat1, lon2, lat2 = map(radians, [lon1, lat1, lon2, lat2])

    # haversine formula 
    dlon = lon2 - lon1 
    dlat = lat2 - lat1 
    a = sin(dlat/2)**2 + cos(lat1) * cos(lat2) * sin(dlon/2)**2
    c = 2 * asin(sqrt(a)) 
    r = 6371 # Radius of earth in kilometers. Use 3956 for miles
    return c * r

이러한 답변의 대부분은 지구 반경을 "반올림"합니다. 다른 거리 계산기 (예 : geopy)와 비교하여 확인하면이 기능이 꺼집니다.

이것은 잘 작동합니다.

from math import radians, cos, sin, asin, sqrt

def haversine(lat1, lon1, lat2, lon2):

      R = 3959.87433 # this is in miles.  For Earth radius in kilometers use 6372.8 km

      dLat = radians(lat2 - lat1)
      dLon = radians(lon2 - lon1)
      lat1 = radians(lat1)
      lat2 = radians(lat2)

      a = sin(dLat/2)**2 + cos(lat1)*cos(lat2)*sin(dLon/2)**2
      c = 2*asin(sqrt(a))

      return R * c

# Usage
lon1 = -103.548851
lat1 = 32.0004311
lon2 = -103.6041946
lat2 = 33.374939

print(haversine(lat1, lon1, lat2, lon2))

좌표에 스칼라 값 대신 4 개의 numpy 배열을 사용할 수 있는 벡터화 된 구현 도 있습니다 .

def distance(s_lat, s_lng, e_lat, e_lng):

   # approximate radius of earth in km
   R = 6373.0

   s_lat = s_lat*np.pi/180.0                      
   s_lng = np.deg2rad(s_lng)     
   e_lat = np.deg2rad(e_lat)                       
   e_lng = np.deg2rad(e_lng)  

   d = np.sin((e_lat - s_lat)/2)**2 + np.cos(s_lat)*np.cos(e_lat) * np.sin((e_lng - s_lng)/2)**2

   return 2 * R * np.arcsin(np.sqrt(d))

베어링 계산이 잘못되었습니다. 입력을 atan2로 바꿔야합니다.

    bearing = atan2(sin(long2-long1)*cos(lat2), cos(lat1)*sin(lat2)-sin(lat1)*cos(lat2)*cos(long2-long1))
    bearing = degrees(bearing)
    bearing = (bearing + 360) % 360

이것은 당신에게 정확한 방위를 줄 것입니다.

다음을 시도 할 수 있습니다.

from haversine import haversine
haversine((45.7597, 4.8422),(48.8567, 2.3508), unit='mi')
243.71209416020253

@Michael Dunn이 제공 한 Haversine 공식의 수많은 벡터화 된 구현은 큰 벡터에 비해 10 ~ 50 배 향상되었습니다.

from numpy import radians, cos, sin, arcsin, sqrt

def haversine(lon1, lat1, lon2, lat2):
    """
    Calculate the great circle distance between two points 
    on the earth (specified in decimal degrees)
    """

    #Convert decimal degrees to Radians:
    lon1 = np.radians(lon1.values)
    lat1 = np.radians(lat1.values)
    lon2 = np.radians(lon2.values)
    lat2 = np.radians(lat2.values)

    #Implementing Haversine Formula: 
    dlon = np.subtract(lon2, lon1)
    dlat = np.subtract(lat2, lat1)

    a = np.add(np.power(np.sin(np.divide(dlat, 2)), 2),  
                          np.multiply(np.cos(lat1), 
                                      np.multiply(np.cos(lat2), 
                                                  np.power(np.sin(np.divide(dlon, 2)), 2))))
    c = np.multiply(2, np.arcsin(np.sqrt(a)))
    r = 6371

    return c*r

360 °를 추가하여 부정적인 베어링 문제를 해결할 수 있습니다. 불행히도 이것은 포지티브 베어링의 경우 360 °보다 큰 베어링이 될 수 있습니다. 이것은 모듈로 연산자에 대한 좋은 후보이므로 모두 다음 줄을 추가해야합니다.

Bearing = (Bearing + 360) % 360

당신의 방법의 끝에.

atan2의 Y는 기본적으로 첫 번째 매개 변수입니다. 다음은 문서 입니다. 올바른 베어링 각도를 얻으려면 입력을 전환해야합니다.

bearing = atan2(sin(lon2-lon1)*cos(lat2), cos(lat1)*sin(lat2)in(lat1)*cos(lat2)*cos(lon2-lon1))
bearing = degrees(bearing)
bearing = (bearing + 360) % 360

이 링크를 참조하십시오 : /gis/84885/whats-the-difference-between-vincenty-and-great-circle-distance-calculations

이것은 실제로 거리를 얻는 두 가지 방법을 제공합니다. 그들은 Haversine과 Vincentys입니다. 내 연구를 통해 Vincentys가 상대적으로 정확하다는 것을 알게되었습니다. 또한 import 문을 사용하여 구현하십시오.

다음은 이전 메시지의 코드와 https://gist.github.com/jeromer/2005586 (명확성을 위해 두 함수에 대해 위도, 경도 형식의 지리적 지점에 대한 튜플 유형 추가)을 기반으로 거리와 방위를 계산 하는 두 가지 함수입니다. ). 두 기능을 모두 테스트했는데 제대로 작동하는 것 같습니다.

#coding:UTF-8
from math import radians, cos, sin, asin, sqrt, atan2, degrees

def haversine(pointA, pointB):

    if (type(pointA) != tuple) or (type(pointB) != tuple):
        raise TypeError("Only tuples are supported as arguments")

    lat1 = pointA[0]
    lon1 = pointA[1]

    lat2 = pointB[0]
    lon2 = pointB[1]

    # convert decimal degrees to radians 
    lat1, lon1, lat2, lon2 = map(radians, [lat1, lon1, lat2, lon2]) 

    # haversine formula 
    dlon = lon2 - lon1 
    dlat = lat2 - lat1 
    a = sin(dlat/2)**2 + cos(lat1) * cos(lat2) * sin(dlon/2)**2
    c = 2 * asin(sqrt(a)) 
    r = 6371 # Radius of earth in kilometers. Use 3956 for miles
    return c * r


def initial_bearing(pointA, pointB):

    if (type(pointA) != tuple) or (type(pointB) != tuple):
        raise TypeError("Only tuples are supported as arguments")

    lat1 = radians(pointA[0])
    lat2 = radians(pointB[0])

    diffLong = radians(pointB[1] - pointA[1])

    x = sin(diffLong) * cos(lat2)
    y = cos(lat1) * sin(lat2) - (sin(lat1)
            * cos(lat2) * cos(diffLong))

    initial_bearing = atan2(x, y)

    # Now we have the initial bearing but math.atan2 return values
    # from -180° to + 180° which is not what we want for a compass bearing
    # The solution is to normalize the initial bearing as shown below
    initial_bearing = degrees(initial_bearing)
    compass_bearing = (initial_bearing + 360) % 360

    return compass_bearing

pA = (46.2038,6.1530)
pB = (46.449, 30.690)

print haversine(pA, pB)

print initial_bearing(pA, pB)