Obliczanie odległości między dwoma współrzędnymi geograficznymi szerokości i długości geograficznej

Obliczam odległość między dwoma GeoCoordinates. Testuję moją aplikację pod kątem 3-4 innych aplikacji. Kiedy obliczam odległość, zwykle otrzymuję średnio 3,3 mili do moich obliczeń, podczas gdy inne aplikacje otrzymują 3,5 mili. To duża różnica w obliczeniach, które próbuję wykonać. Czy są jakieś dobre biblioteki klas do obliczania odległości? Obliczam to tak w C #:

public static double Calculate(double sLatitude,double sLongitude, double eLatitude, 
                               double eLongitude)
{
    var radiansOverDegrees = (Math.PI / 180.0);

    var sLatitudeRadians = sLatitude * radiansOverDegrees;
    var sLongitudeRadians = sLongitude * radiansOverDegrees;
    var eLatitudeRadians = eLatitude * radiansOverDegrees;
    var eLongitudeRadians = eLongitude * radiansOverDegrees;

    var dLongitude = eLongitudeRadians - sLongitudeRadians;
    var dLatitude = eLatitudeRadians - sLatitudeRadians;

    var result1 = Math.Pow(Math.Sin(dLatitude / 2.0), 2.0) + 
                  Math.Cos(sLatitudeRadians) * Math.Cos(eLatitudeRadians) * 
                  Math.Pow(Math.Sin(dLongitude / 2.0), 2.0);

    // Using 3956 as the number of miles around the earth
    var result2 = 3956.0 * 2.0 * 
                  Math.Atan2(Math.Sqrt(result1), Math.Sqrt(1.0 - result1));

    return result2;
}

Co mogłem zrobić źle? Czy powinienem najpierw obliczyć to w km, a następnie przeliczyć na mile?

GeoCoordinate klasa (.NET Framework 4 i wyższe) ma już GetDistanceTometody.

var sCoord = new GeoCoordinate(sLatitude, sLongitude);
var eCoord = new GeoCoordinate(eLatitude, eLongitude);

return sCoord.GetDistanceTo(eCoord);

Odległość jest podana w metrach.

Musisz odwołać się do System.Device.

GetDistance to najlepsze rozwiązanie , ale w wielu przypadkach nie możemy skorzystać z tej metody (np. Universal App)

• Pseudokod Algorytmu do obliczania odległości między współrzędnymi:

  public static double DistanceTo(double lat1, double lon1, double lat2, double lon2, char unit = 'K')
  {
      double rlat1 = Math.PI*lat1/180;
      double rlat2 = Math.PI*lat2/180;
      double theta = lon1 - lon2;
      double rtheta = Math.PI*theta/180;
      double dist =
          Math.Sin(rlat1)*Math.Sin(rlat2) + Math.Cos(rlat1)*
          Math.Cos(rlat2)*Math.Cos(rtheta);
      dist = Math.Acos(dist);
      dist = dist*180/Math.PI;
      dist = dist*60*1.1515;
  
      switch (unit)
      {
          case 'K': //Kilometers -> default
              return dist*1.609344;
          case 'N': //Nautical Miles 
              return dist*0.8684;
          case 'M': //Miles
              return dist;
      }
  
      return dist;
  }

• Implementacja języka C # w świecie rzeczywistym , która korzysta z metod rozszerzających

  Stosowanie:

  var distance = new Coordinates(48.672309, 15.695585)
                  .DistanceTo(
                      new Coordinates(48.237867, 16.389477),
                      UnitOfLength.Kilometers
                  );

  Realizacja:

  public class Coordinates
  {
      public double Latitude { get; private set; }
      public double Longitude { get; private set; }
  
      public Coordinates(double latitude, double longitude)
      {
          Latitude = latitude;
          Longitude = longitude;
      }
  }
  public static class CoordinatesDistanceExtensions
  {
      public static double DistanceTo(this Coordinates baseCoordinates, Coordinates targetCoordinates)
      {
          return DistanceTo(baseCoordinates, targetCoordinates, UnitOfLength.Kilometers);
      }
  
      public static double DistanceTo(this Coordinates baseCoordinates, Coordinates targetCoordinates, UnitOfLength unitOfLength)
      {
          var baseRad = Math.PI * baseCoordinates.Latitude / 180;
          var targetRad = Math.PI * targetCoordinates.Latitude/ 180;
          var theta = baseCoordinates.Longitude - targetCoordinates.Longitude;
          var thetaRad = Math.PI * theta / 180;
  
          double dist =
              Math.Sin(baseRad) * Math.Sin(targetRad) + Math.Cos(baseRad) *
              Math.Cos(targetRad) * Math.Cos(thetaRad);
          dist = Math.Acos(dist);
  
          dist = dist * 180 / Math.PI;
          dist = dist * 60 * 1.1515;
  
          return unitOfLength.ConvertFromMiles(dist);
      }
  }
  
  public class UnitOfLength
  {
      public static UnitOfLength Kilometers = new UnitOfLength(1.609344);
      public static UnitOfLength NauticalMiles = new UnitOfLength(0.8684);
      public static UnitOfLength Miles = new UnitOfLength(1);
  
      private readonly double _fromMilesFactor;
  
      private UnitOfLength(double fromMilesFactor)
      {
          _fromMilesFactor = fromMilesFactor;
      }
  
      public double ConvertFromMiles(double input)
      {
          return input*_fromMilesFactor;
      }
  } 

A tutaj, dla tych, którzy nadal nie są zadowoleni, oryginalny kod z GeoCoordinateklasy .NET-Frameworks , refaktoryzowany na samodzielną metodę:

public double GetDistance(double longitude, double latitude, double otherLongitude, double otherLatitude)
{
    var d1 = latitude * (Math.PI / 180.0);
    var num1 = longitude * (Math.PI / 180.0);
    var d2 = otherLatitude * (Math.PI / 180.0);
    var num2 = otherLongitude * (Math.PI / 180.0) - num1;
    var d3 = Math.Pow(Math.Sin((d2 - d1) / 2.0), 2.0) + Math.Cos(d1) * Math.Cos(d2) * Math.Pow(Math.Sin(num2 / 2.0), 2.0);

    return 6376500.0 * (2.0 * Math.Atan2(Math.Sqrt(d3), Math.Sqrt(1.0 - d3)));
}

Oto wersja JavaScript, chłopaki i dziewczęta

function distanceTo(lat1, lon1, lat2, lon2, unit) {
      var rlat1 = Math.PI * lat1/180
      var rlat2 = Math.PI * lat2/180
      var rlon1 = Math.PI * lon1/180
      var rlon2 = Math.PI * lon2/180
      var theta = lon1-lon2
      var rtheta = Math.PI * theta/180
      var dist = Math.sin(rlat1) * Math.sin(rlat2) + Math.cos(rlat1) * Math.cos(rlat2) * Math.cos(rtheta);
      dist = Math.acos(dist)
      dist = dist * 180/Math.PI
      dist = dist * 60 * 1.1515
      if (unit=="K") { dist = dist * 1.609344 }
      if (unit=="N") { dist = dist * 0.8684 }
      return dist
}

Dla tych, którzy używają platformy Xamarin i nie mają dostępu do klasy GeoCoordinate, można zamiast tego użyć klasy Android Location:

public static double GetDistanceBetweenCoordinates (double lat1, double lng1, double lat2, double lng2) {
            var coords1 = new Location ("");
            coords1.Latitude = lat1;
            coords1.Longitude = lng1;
            var coords2 = new Location ("");
            coords2.Latitude = lat2;
            coords2.Longitude = lng2;
            return coords1.DistanceTo (coords2);
        }

Możesz użyć tej funkcji:

Źródło: https://www.geodatasource.com/developers/c-sharp

private double distance(double lat1, double lon1, double lat2, double lon2, char unit) {
  if ((lat1 == lat2) && (lon1 == lon2)) {
    return 0;
  }
  else {
    double theta = lon1 - lon2;
    double dist = Math.Sin(deg2rad(lat1)) * Math.Sin(deg2rad(lat2)) + Math.Cos(deg2rad(lat1)) * Math.Cos(deg2rad(lat2)) * Math.Cos(deg2rad(theta));
    dist = Math.Acos(dist);
    dist = rad2deg(dist);
    dist = dist * 60 * 1.1515;
    if (unit == 'K') {
      dist = dist * 1.609344;
    } else if (unit == 'N') {
      dist = dist * 0.8684;
    }
    return (dist);
  }
}

//:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
//::  This function converts decimal degrees to radians             :::
//:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
private double deg2rad(double deg) {
  return (deg * Math.PI / 180.0);
}

//:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
//::  This function converts radians to decimal degrees             :::
//:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
private double rad2deg(double rad) {
  return (rad / Math.PI * 180.0);
}

Console.WriteLine(distance(32.9697, -96.80322, 29.46786, -98.53506, "M"));
Console.WriteLine(distance(32.9697, -96.80322, 29.46786, -98.53506, "K"));
Console.WriteLine(distance(32.9697, -96.80322, 29.46786, -98.53506, "N"));

Istnieje biblioteka GeoCoordinate dla tych platform:

• Mononukleoza
• .NET 4.5
• .NET Core
• Windows Phone 8.x
• Uniwersalna platforma Windows
• Xamarin iOS
• Xamarin Android

Instalacja odbywa się za pośrednictwem NuGet:

PM> Zainstaluj pakiet GeoCoordinate

Stosowanie

GeoCoordinate pin1 = new GeoCoordinate(lat, lng);
GeoCoordinate pin2 = new GeoCoordinate(lat, lng);

double distanceBetween = pin1.GetDistanceTo(pin2);

Odległość między dwoma współrzędnymi w metrach .

Oparty na funkcji Elliota Wooda i jeśli ktoś jest zainteresowany funkcją C, ta działa ...

#define SIM_Degree_to_Radian(x) ((float)x * 0.017453292F)
#define SIM_PI_VALUE                         (3.14159265359)

float GPS_Distance(float lat1, float lon1, float lat2, float lon2)
{
   float theta;
   float dist;

   theta = lon1 - lon2;

   lat1 = SIM_Degree_to_Radian(lat1);
   lat2 = SIM_Degree_to_Radian(lat2);
   theta = SIM_Degree_to_Radian(theta);

   dist = (sin(lat1) * sin(lat2)) + (cos(lat1) * cos(lat2) * cos(theta));
   dist = acos(dist);

//   dist = dist * 180.0 / SIM_PI_VALUE;
//   dist = dist * 60.0 * 1.1515;
//   /* Convert to km */
//   dist = dist * 1.609344;

   dist *= 6370.693486F;

   return (dist);
}

Możesz to zmienić na podwojenie . Zwraca wartość w km.

Obliczanie odległości między punktami szerokości i długości geograficznej ...

        double Lat1 = Convert.ToDouble(latitude);
        double Long1 = Convert.ToDouble(longitude);

        double Lat2 = 30.678;
        double Long2 = 45.786;
        double circumference = 40000.0; // Earth's circumference at the equator in km
        double distance = 0.0;
        double latitude1Rad = DegreesToRadians(Lat1);
        double latititude2Rad = DegreesToRadians(Lat2);
        double longitude1Rad = DegreesToRadians(Long1);
        double longitude2Rad = DegreesToRadians(Long2);
        double logitudeDiff = Math.Abs(longitude1Rad - longitude2Rad);
        if (logitudeDiff > Math.PI)
        {
            logitudeDiff = 2.0 * Math.PI - logitudeDiff;
        }
        double angleCalculation =
            Math.Acos(
              Math.Sin(latititude2Rad) * Math.Sin(latitude1Rad) +
              Math.Cos(latititude2Rad) * Math.Cos(latitude1Rad) * Math.Cos(logitudeDiff));
        distance = circumference * angleCalculation / (2.0 * Math.PI);
        return distance;

To stare pytanie, niemniej odpowiedzi nie zadowalały mnie pod względem wydajności i optymalizacji.

Tutaj mój zoptymalizowany wariant C # (odległość w km, bez zmiennych i zbędnych obliczeń, bardzo zbliżony do matematycznego wyrażenia Haversine Formular https://en.wikipedia.org/wiki/Haversine_formula ).

Zainspirowany: https://rosettacode.org/wiki/Haversine_formula#C.23

public static class Haversine
{
    public static double Calculate(double lat1, double lon1, double lat2, double lon2)
    {
        double rad(double angle) => angle * 0.017453292519943295769236907684886127d; // = angle * Math.Pi / 180.0d
        double havf(double diff) => Math.Pow(Math.Sin(rad(diff) / 2d), 2); // = sin²(diff / 2)
        return 12745.6 * Math.Asin(Math.Sqrt(havf(lat2 - lat1) + Math.Cos(rad(lat1)) * Math.Cos(rad(lat2)) * havf(lon2 - lon1))); // earth radius 6.372,8‬km x 2 = 12745.6
    }
}

Spróbuj tego:

    public double getDistance(GeoCoordinate p1, GeoCoordinate p2)
    {
        double d = p1.Latitude * 0.017453292519943295;
        double num3 = p1.Longitude * 0.017453292519943295;
        double num4 = p2.Latitude * 0.017453292519943295;
        double num5 = p2.Longitude * 0.017453292519943295;
        double num6 = num5 - num3;
        double num7 = num4 - d;
        double num8 = Math.Pow(Math.Sin(num7 / 2.0), 2.0) + ((Math.Cos(d) * Math.Cos(num4)) * Math.Pow(Math.Sin(num6 / 2.0), 2.0));
        double num9 = 2.0 * Math.Atan2(Math.Sqrt(num8), Math.Sqrt(1.0 - num8));
        return (6376500.0 * num9);
    }

Możesz użyć System.device.Location:

System.device.Location.GeoCoordinate gc = new System.device.Location.GeoCoordinate(){
Latitude = yourLatitudePt1,
Longitude = yourLongitudePt1
};

System.device.Location.GeoCoordinate gc2 = new System.device.Location.GeoCoordinate(){
Latitude = yourLatitudePt2,
Longitude = yourLongitudePt2
};

Double distance = gc2.getDistanceTo(gc);

powodzenia

Gdy moc obliczeniowa procesora / matematyki jest ograniczona:

Są chwile (takie jak w mojej pracy), kiedy moc obliczeniowa jest ograniczona (np. Brak procesora zmiennoprzecinkowego, praca z małymi mikrokontrolerami), w których niektóre funkcje trygonometryczne mogą zająć wygórowaną ilość czasu procesora (np. 3000+ cykli zegara), więc kiedy ja potrzebuję tylko przybliżenia, zwłaszcza jeśli procesor nie może być związany przez długi czas, używam tego, aby zminimalizować obciążenie procesora:

/**------------------------------------------------------------------------
 * \brief  Great Circle distance approximation in km over short distances.
 *
 * Can be off by as much as 10%.
 *
 * approx_distance_in_mi = sqrt(x * x + y * y)
 *
 * where x = 69.1 * (lat2 - lat1)
 * and y = 69.1 * (lon2 - lon1) * cos(lat1/57.3)
 *//*----------------------------------------------------------------------*/
double    ApproximateDisatanceBetweenTwoLatLonsInKm(
                  double lat1, double lon1,
                  double lat2, double lon2
                  ) {
    double  ldRadians, ldCosR, x, y;

    ldRadians = (lat1 / 57.3) * 0.017453292519943295769236907684886;
    ldCosR = cos(ldRadians);
    x = 69.1 * (lat2 - lat1);
    y = 69.1 * (lon2 - lon1) * ldCosR;

    return sqrt(x * x + y * y) * 1.609344;  /* Converts mi to km. */
}

Kredyt trafia do https://github.com/kristianmandrup/geo_vectors/blob/master/Distance%20calc%20notes.txt .