内容简介:在实际的应用场景,通常会遇到计算多个经纬度中心的需求。而在计算经纬度中心点通常有三种方式,每种方式对应不同的需求。地理中心点的求解过程非常的简单,即将每个经纬度转化成x,y,z的坐标值。然后根据根据x,y,z的值,寻找3D坐标系中的中心点。具体代码为:
在实际的应用场景,通常会遇到计算多个经纬度中心的需求。而在计算经纬度中心点通常有三种方式,每种方式对应不同的需求。
地理中心点
地理中心点的求解过程非常的简单,即将每个经纬度转化成x,y,z的坐标值。然后根据根据x,y,z的值,寻找3D坐标系中的中心点。
具体代码为:
from math import pi, cos, sin, atan2, sqrt def get_geo_mid(data): x = y = z = 0 coord_num = len(data) for coord in data: lat = coord[0] * pi / 180 lon = coord[1] * pi / 180 a = cos(lat) * cos(lon) b = cos(lat) * sin(lon) c = sin(lat) x += a y += b z += c x /= coord_num y /= coord_num z /= coord_num lon = atan2(y, x) hyp = sqrt(x * x + y * y) lat = atan2(z, hyp) return lat * 180 / pi, lon * 180 / pi
平均经纬度
所谓的平均经纬度是将经纬度坐标看成是平面坐标,直接计算经度和纬度的平均值。注意:该方法只是大致的估算方法,仅适合距离在400KM以内的点。
from math import pi def get_geo_mid(data): x = y = 0 coord_num = len(data) for coord in data: lat = coord[0] lon = coord[1] x += lat y += lon x /= coord_num y /= coord_num return lat, lon
最小距离点
所谓的最小距离点,表示的是如何给出的点中哪一点到各个点的距离最近,常用于路径相关的场景。比较简单的实现方式是使用K-Means,并将K值设为1。注意,Scikit Learn中自带的Kmeans默认是欧式距离,不支持自定义。解决方法是自己实现:
from math import radians, sin, cos, asin, sqrt
import numpy as np
import pandas as pd
def haversine(latlon1, latlon2):
"""
计算两经纬度之间的距离
"""
if (latlon1 - latlon2).all():
lat1, lon1 = latlon1
lat2, lon2 = latlon2
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 * asin(sqrt(a))
r = 6370996.81 # 地球半径
distance = c * r
else:
distance = 0
return distance
# # KMeans算法实现 - 开始
def haversine_distance_matrix(X, Y=None):
"""Harversine distance matrix calculation"""
if Y is None:
Y = X
return np.apply_along_axis(lambda a, b: np.apply_along_axis(haversine, 1, b, a), 1, X[:, [1, 0]], Y[:, [1, 0]])
def initialize_centroids(points, k):
"""returns k centroids from the initial points"""
centroids = points.copy()
np.random.shuffle(centroids)
return centroids[:k]
def move_centroids(points, closest, centroids):
"""returns the new centroids assigned from the points closest to them"""
new_centroids = [points[closest == k].mean(axis=0)
for k in range(centroids.shape[0])]
for i, c in enumerate(new_centroids):
if np.isnan(c).any():
new_centroids[i] = centroids[i]
return np.array(new_centroids)
def closest_centroid_haversine(points, centroids):
"""returns an array containing the index to the nearest centroid for each
point
"""
distances = haversine_distance_matrix(centroids, points)
return np.argmin(distances, axis=0)
def clustering_by_kmeams(df, n_clusters=1, max_iter=300):
"""
KMeans聚类算法入口
:param X:
:return:
"""
X = df[['lon', 'lat']].as_matrix()
centroids = initialize_centroids(X, n_clusters)
old_centroids = centroids
i = 0
while i < max_iter:
i += 1
# print("Iteration #{0:d}".format(i))
closest = closest_centroid_haversine(X, centroids)
centroids = move_centroids(X, closest, centroids)
done = np.all(np.isclose(old_centroids, centroids))
if done:
break
old_centroids = centroids
cdf = pd.DataFrame(centroids, columns=['lon', 'lat'])
# k_means_labels = closest_centroid_haversine(X, centroids)
# df['assigned_points'] = k_means_labels + 1
return cdf
参考链接:
以上所述就是小编给大家介绍的《多经纬度坐标的中心点计算方法》,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持!
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