Рассчитать расстояние между двумя точками широты и долготы? (Формула Haversine)

Question

Как рассчитать расстояние между двумя точками, указанными по широте и долготе?

Для пояснения, я бы хотел расстояние в километрах; точки используют систему WGS84, и я хотел бы понять относительную точность доступных подходов.

Answer 1

Как указывалось, точный расчет должен учитывать, что Земля не является идеальной сферой. Вот некоторые сравнения различных алгоритмов, предлагаемых здесь:

geoDistance(50,5,58,3)
Haversine: 899 km
Maymenn: 833 km
Keerthana: 897 km
google.maps.geometry.spherical.computeDistanceBetween(): 900 km

geoDistance(50,5,-58,-3)
Haversine: 12030 km
Maymenn: 11135 km
Keerthana: 10310 km
google.maps.geometry.spherical.computeDistanceBetween(): 12044 km

geoDistance(.05,.005,.058,.003)
Haversine: 0.9169 km
Maymenn: 0.851723 km
Keerthana: 0.917964 km
google.maps.geometry.spherical.computeDistanceBetween(): 0.917964 km

geoDistance(.05,80,.058,80.3)
Haversine: 33.37 km
Maymenn: 33.34 km
Keerthana: 33.40767 km
google.maps.geometry.spherical.computeDistanceBetween(): 33.40770 km

На небольших расстояниях алгоритм Keerthana, похоже, совпадает с алгоритмом Google Maps. Карты Google, похоже, не следуют какому-либо простому алгоритму, предполагая, что это может быть наиболее точный метод здесь.

В любом случае, вот реализация Jerascript алгоритма Кеертхана:

function geoDistance(lat1, lng1, lat2, lng2){
    const a = 6378.137; // equitorial radius in km
    const b = 6356.752; // polar radius in km

    var sq = x => (x*x);
    var sqr = x => Math.sqrt(x);
    var cos = x => Math.cos(x);
    var sin = x => Math.sin(x);
    var radius = lat => sqr((sq(a*a*cos(lat))+sq(b*b*sin(lat)))/(sq(a*cos(lat))+sq(b*sin(lat))));

    lat1 = lat1 * Math.PI / 180;
    lng1 = lng1 * Math.PI / 180;
    lat2 = lat2 * Math.PI / 180;
    lng2 = lng2 * Math.PI / 180;

    var R1 = radius(lat1);
    var x1 = R1*cos(lat1)*cos(lng1);
    var y1 = R1*cos(lat1)*sin(lng1);
    var z1 = R1*sin(lat1);

    var R2 = radius(lat2);
    var x2 = R2*cos(lat2)*cos(lng2);
    var y2 = R2*cos(lat2)*sin(lng2);
    var z2 = R2*sin(lat2);

    return sqr(sq(x1-x2)+sq(y1-y2)+sq(z1-z2));
}

Answer 2

Я сократил вычисления, упростив формулу.

Вот оно в Ruby:

include Math
earth_radius_mi = 3959
radians = lambda { |deg| deg * PI / 180 }
coord_radians = lambda { |c| { :lat => radians[c[:lat]], :lng => radians[c[:lng]] } }

# from/to = { :lat => (latitude_in_degrees), :lng => (longitude_in_degrees) }
def haversine_distance(from, to)
  from, to = coord_radians[from], coord_radians[to]
  cosines_product = cos(to[:lat]) * cos(from[:lat]) * cos(from[:lng] - to[:lng])
  sines_product = sin(to[:lat]) * sin(from[:lat])
  return earth_radius_mi * acos(cosines_product + sines_product)
end

Answer 3

function getDistanceFromLatLonInKm(position1, position2) {
    "use strict";
    var deg2rad = function (deg) { return deg * (Math.PI / 180); },
        R = 6371,
        dLat = deg2rad(position2.lat - position1.lat),
        dLng = deg2rad(position2.lng - position1.lng),
        a = Math.sin(dLat / 2) * Math.sin(dLat / 2)
            + Math.cos(deg2rad(position1.lat))
            * Math.cos(deg2rad(position1.lat))
            * Math.sin(dLng / 2) * Math.sin(dLng / 2),
        c = 2 * Math.atan2(Math.sqrt(a), Math.sqrt(1 - a));
    return R * c;
}

console.log(getDistanceFromLatLonInKm(
    {lat: 48.7931459, lng: 1.9483572},
    {lat: 48.827167, lng: 2.2459745}
));

Answer 4

function getDistanceFromLatLonInKm(lat1,lon1,lat2,lon2,units) {
  var R = 6371; // Radius of the earth in km
  var dLat = deg2rad(lat2-lat1);  // deg2rad below
  var dLon = deg2rad(lon2-lon1); 
  var a = 
    Math.sin(dLat/2) * Math.sin(dLat/2) +
    Math.cos(deg2rad(lat1)) * Math.cos(deg2rad(lat2)) * 
    Math.sin(dLon/2) * Math.sin(dLon/2)
    ; 
  var c = 2 * Math.atan2(Math.sqrt(a), Math.sqrt(1-a)); 
  var d = R * c; 
  var miles = d / 1.609344; 

if ( units == 'km' ) {  
return d; 
 } else {
return miles;
}}

Решение Чака, также для миль.

Answer 5

Вот моя реализация Java для вычисления расстояния в десятичных градусах после некоторого поиска. Я использовал средний радиус мира (из Википедии) в км. Если вы хотите получить результат в милях, используйте мировой радиус в милях.

public static double distanceLatLong2(double lat1, double lng1, double lat2, double lng2) 
{
  double earthRadius = 6371.0d; // KM: use mile here if you want mile result

  double dLat = toRadian(lat2 - lat1);
  double dLng = toRadian(lng2 - lng1);

  double a = Math.pow(Math.sin(dLat/2), 2)  + 
          Math.cos(toRadian(lat1)) * Math.cos(toRadian(lat2)) * 
          Math.pow(Math.sin(dLng/2), 2);

  double c = 2 * Math.atan2(Math.sqrt(a), Math.sqrt(1-a));

  return earthRadius * c; // returns result kilometers
}

public static double toRadian(double degrees) 
{
  return (degrees * Math.PI) / 180.0d;
}

Answer 6

Вот реализация VB.NET, эта реализация даст вам результат в КМ или Милях на основе переданного вами значения Enum.

Public Enum DistanceType
    Miles
    KiloMeters
End Enum

Public Structure Position
    Public Latitude As Double
    Public Longitude As Double
End Structure

Public Class Haversine

    Public Function Distance(Pos1 As Position,
                             Pos2 As Position,
                             DistType As DistanceType) As Double

        Dim R As Double = If((DistType = DistanceType.Miles), 3960, 6371)

        Dim dLat As Double = Me.toRadian(Pos2.Latitude - Pos1.Latitude)

        Dim dLon As Double = Me.toRadian(Pos2.Longitude - Pos1.Longitude)

        Dim a As Double = Math.Sin(dLat / 2) * Math.Sin(dLat / 2) + Math.Cos(Me.toRadian(Pos1.Latitude)) * Math.Cos(Me.toRadian(Pos2.Latitude)) * Math.Sin(dLon / 2) * Math.Sin(dLon / 2)

        Dim c As Double = 2 * Math.Asin(Math.Min(1, Math.Sqrt(a)))

        Dim result As Double = R * c

        Return result

    End Function

    Private Function toRadian(val As Double) As Double

        Return (Math.PI / 180) * val

    End Function

End Class

Answer 7

В Mysql используйте следующую функцию, передавайте параметры как POINT(LONG,LAT)

CREATE FUNCTION `distance`(a POINT, b POINT)
 RETURNS double
    DETERMINISTIC
BEGIN

RETURN

GLength( LineString(( PointFromWKB(a)), (PointFromWKB(b)))) * 100000; -- To Make the distance in meters

END;

Answer 8

вот пример в postgres sql (в км, для миль версии, заменить 1.609344 на версию 0.8684)

CREATE OR REPLACE FUNCTION public.geodistance(alat float, alng float, blat  

float, blng  float)
  RETURNS float AS
$BODY$
DECLARE
    v_distance float;
BEGIN

    v_distance = asin( sqrt(
            sin(radians(blat-alat)/2)^2 
                + (
                    (sin(radians(blng-alng)/2)^2) *
                    cos(radians(alat)) *
                    cos(radians(blat))
                )
          )
        ) * cast('7926.3352' as float) * cast('1.609344' as float) ;


    RETURN v_distance;
END 
$BODY$
language plpgsql VOLATILE SECURITY DEFINER;
alter function geodistance(alat float, alng float, blat float, blng float)
owner to postgres;

Answer 9

Реализация Java в соответствии Формула Haversine

double calculateDistance(double latPoint1, double lngPoint1, 
                         double latPoint2, double lngPoint2) {
    if(latPoint1 == latPoint2 && lngPoint1 == lngPoint2) {
        return 0d;
    }

    final double EARTH_RADIUS = 6371.0; //km value;

    //converting to radians
    latPoint1 = Math.toRadians(latPoint1);
    lngPoint1 = Math.toRadians(lngPoint1);
    latPoint2 = Math.toRadians(latPoint2);
    lngPoint2 = Math.toRadians(lngPoint2);

    double distance = Math.pow(Math.sin((latPoint2 - latPoint1) / 2.0), 2) 
            + Math.cos(latPoint1) * Math.cos(latPoint2)
            * Math.pow(Math.sin((lngPoint2 - lngPoint1) / 2.0), 2);
    distance = 2.0 * EARTH_RADIUS * Math.asin(Math.sqrt(distance));

    return distance; //km value
}

Answer 10

FSharp версия, с использованием миль:

let radialDistanceHaversine location1 location2 : float = 
                let degreeToRadian degrees = degrees * System.Math.PI / 180.0
                let earthRadius = 3959.0
                let deltaLat = location2.Latitude - location1.Latitude |> degreeToRadian
                let deltaLong = location2.Longitude - location1.Longitude |> degreeToRadian
                let a =
                    (deltaLat / 2.0 |> sin) ** 2.0
                    + (location1.Latitude |> degreeToRadian |> cos)
                    * (location2.Latitude |> degreeToRadian |> cos)
                    * (deltaLong / 2.0 |> sin) ** 2.0
                atan2 (a |> sqrt) (1.0 - a |> sqrt)
                * 2.0
                * earthRadius