python 计算方位角实例(根据两点的坐标计算)
作者:JohnieLi 时间:2023-08-01 09:30:54
知道两点坐标,怎么计算两点方向的方位角?
答:首先计算坐标增量dx,dy(两个对应坐标分量相减,终点的减始点的)。
若dx,dy中有一个为零时,根据另一个的正负决定方位角(0,90,180,270这四个中的一个,可画坐标轴图分析,但不要画为数学坐标哦)。
基本思路:
若dx,dy都不为零;则
计算a=arcatn(|dy/dx|)(这好像叫象限角)
当dx>0dy>0时方位角=a;
当dx<0dy>0时方位角=180-a;
当dx<0dy<0时方位角=180+a; 负范围为a-pi
当dx>0dy<0时方位角=360-a; 负范围为-a
还有一种方法,使用 atan2来计算方位角,范围为-pi,pi
atan2(y,x)所表达的意思是坐标原点为起点,指向(x,y)的射线在坐标平面上与x轴正方向之间的角的角度。
结果为正表示从 X 轴逆时针旋转的角度,结果为负表示从 X 轴顺时针旋转的角度。
atan 和 atan2 都是求反正切函数,如:有两个点 point(x1,y1), 和 point(x2,y2);
那么这两个点形成的斜率的角度计算方法分别是:
float angle = atan( (y2-y1)/(x2-x1) );
float angle = atan2( y2-y1, x2-x1 );
atan 和 atan2 区别:
1:参数的填写方式不同;
2:atan2 的优点在于 如果 x2-x1等于0 依然可以计算,但是atan函数就会导致程序出错;
3:atan2(a,b)的取值范围介于 -pi 到 pi 之间(不包括 -pi),而atan(a/b)的取值范围介于-pi/2到pi/2之间(不包括±pi/2)。
另外要注意的是,函数atan2(y,x)中参数的顺序是倒置的,atan2(y,x)计算的值相当于点(x,y)的角度值。
atan2(y, x)是4象限反正切,它的取值不仅取决于正切值y/x,还取决于点 (x, y) 落入哪个象限:
当点(x, y) 落入第一象限时,atan2(y, x)的范围是 0 ~ pi/2;
当点(x, y) 落入第二象限时,atan2(y, x)的范围是 pi/2 ~ pi;
当点(x, y) 落入第三象限时,atan2(y, x)的范围是 -pi~-pi/2;
当点(x, y) 落入第四象限时,atan2(y, x)的范围是 -pi/2~0.
而 atan(y/x) 仅仅根据正切值为y/x求出对应的角度 (可以看作仅仅是2象限反正切):
当 y/x > 0 时,atan(y/x)取值范围是 0 ~ pi/2;
当 y/x < 0 时,atan(y/x)取值范围是 -pi/2~0.
如果要实现方位角的计算,代码如下:
# 计算方位角函数
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中关于三角函数常用的操作:
import math
math.acos(x) # 返回 x 的反余弦 弧度值。
math.asin(x) # 返回 x 的反正弦 弧度值。
math.degrees(x) # 将 弧度 转换为 角度, 如 degrees(math.pi/2) , 返回90.0
math.radians(x) # 将 角度 转换为 弧度
注意负数角度的转换。
来源:https://blog.csdn.net/JohinieLi/article/details/81041550
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