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python 計算方位角例項(根據兩點的座標計算)

知道兩點座標,怎麼計算兩點方向的方位角?

答:首先計算座標增量dx,dy(兩個對應座標分量相減,終點的減始點的)。

若dx,dy中有一個為零時,根據另一個的正負決定方位角(0,90,180,270這四個中的一個,可畫座標軸圖分析,但不要畫為數學座標哦)。

基本思路:

若dx,dy都不為零;則

計算a=arcatn(|dy/dx|)(這好像叫象限角)

當dx>0dy>0時方位角=a;

當dx<0dy>0時方位角=180-a;

當dx<0dy<0時方位角=180+a; 負範圍為a-pi

當dx>0dy<0時方位角=360-a; 負範圍為-a

還有一種方法,使用 atan2來計算方位角,範圍為-pi,pi

atan2(y,x)所表達的意思是座標原點為起點,指向(x,y)的射線在座標平面上與x軸正方向之間的角的角度。

結果為正表示從 X 軸逆時針旋轉的角度,結果為負表示從 X 軸順時針旋轉的角度。

atan 和 atan2 都是求反正切函式,如:有兩個點 point(x1,y1),和 point(x2,y2);

那麼這兩個點形成的斜率的角度計算方法分別是:

float angle = atan( (y2-y1)/(x2-x1) );
float angle = atan2( y2-y1,x2-x1 );

atan 和 atan2 區別:

1:引數的填寫方式不同;

2:atan2 的優點在於 如果 x2-x1等於0 依然可以計算,但是atan函式就會導致程式出錯;

3:atan2(a,b)的取值範圍介於 -pi 到 pi 之間(不包括 -pi),而atan(a/b)的取值範圍介於-pi/2到pi/2之間(不包括±pi/2)。

另外要注意的是,函式atan2(y,x)中引數的順序是倒置的,atan2(y,x)計算的值相當於點(x,y)的角度值。

atan2(y,x)是4象限反正切,它的取值不僅取決於正切值y/x,還取決於點 (x,y) 落入哪個象限:

當點(x,y) 落入第一象限時,atan2(y,x)的範圍是 0 ~ pi/2;
當點(x,y) 落入第二象限時,atan2(y,x)的範圍是 pi/2 ~ pi;
當點(x,y) 落入第三象限時,atan2(y,x)的範圍是 -pi~-pi/2;
當點(x,y) 落入第四象限時,atan2(y,x)的範圍是 -pi/2~0.


而 atan(y/x) 僅僅根據正切值為y/x求出對應的角度 (可以看作僅僅是2象限反正切):

當 y/x > 0 時,atan(y/x)取值範圍是 0 ~ pi/2;
當 y/x < 0 時,atan(y/x)取值範圍是 -pi/2~0.

如果要實現方位角的計算,程式碼如下:

# 計算方位角函式
def azimuthAngle( x1,y1,x2,y2):
  angle = 0.0;
  dx = x2 - x1
  dy = y2 - y1
  if x2 == x1:
    angle = math.pi / 2.0
    if y2 == y1 :
      angle = 0.0
    elif y2 < y1 :
      angle = 3.0 * math.pi / 2.0
  elif x2 > x1 and y2 > y1:
    angle = math.atan(dx / dy)
  elif x2 > x1 and y2 < y1 :
    angle = math.pi / 2 + math.atan(-dy / dx)
  elif x2 < x1 and y2 < y1 :
    angle = math.pi + math.atan(dx / dy)
  elif x2 < x1 and y2 > y1 :
    angle = 3.0 * math.pi / 2.0 + math.atan(dy / -dx)
  return (angle * 180 / math.pi)

math中關於三角函式常用的操作:

import math
math.acos(x)  # 返回 x 的反餘弦 弧度值。  
math.asin(x)  # 返回 x 的反正弦 弧度值。  
math.degrees(x)  # 將 弧度 轉換為 角度,如 degrees(math.pi/2) , 返回90.0  
math.radians(x)  # 將 角度 轉換為 弧度
注意負數角度的轉換。

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