python 计算方位角实例(根据两点的坐标计算)

 更新时间:2020年4月27日 21:20  
今天小编就为大家分享一篇python 计算方位角实例(根据两点的坐标计算),具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧

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。

以上这篇python 计算方位角实例(根据两点的坐标计算)就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持猪先飞。