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Berechnen Sie den Mittelpunkt mehrerer Breiten-/Längenkoordinatenpaare

Wie kann ich bei einem Satz von Breiten- und Längenpunkten den Breiten- und Längengrad des Mittelpunkts dieses Satzes berechnen (dh einen Punkt, der eine Ansicht auf alle Punkte zentriert)?

EDIT: Python-Lösung, die ich verwendet habe:

Convert lat/lon (must be in radians) to Cartesian coordinates for each location.
X = cos(lat) * cos(lon)
Y = cos(lat) * sin(lon)
Z = sin(lat)

Compute average x, y and z coordinates.
x = (x1 + x2 + ... + xn) / n
y = (y1 + y2 + ... + yn) / n
z = (z1 + z2 + ... + zn) / n

Convert average x, y, z coordinate to latitude and longitude.
Lon = atan2(y, x)
Hyp = sqrt(x * x + y * y)
Lat = atan2(z, hyp)
126
zeke

Der einfache Ansatz, sie nur zu mitteln, hat seltsame Randfälle mit Winkeln, wenn sie von 359 'zurück auf 0' springen.

Eine viel frühere Frage zu SO] fragte nach dem Durchschnitt eines Satzes von Kompaßwinkeln.

Eine Erweiterung des dort empfohlenen Ansatzes für Kugelkoordinaten wäre:

  • Wandeln Sie jedes lat/long-Paar in einen 3D-Vektor mit Längenlänge um.
  • Addiere jeden dieser Vektoren
  • Normalisieren Sie den resultierenden Vektor
  • Zurück in sphärische Koordinaten konvertieren
44
Alnitak

Vielen Dank! Hier ist eine C # -Version der Lösungen von OP, die Grade verwenden. Es verwendet die Klasse System.Device.Location.GeoCoordinate

    public static GeoCoordinate GetCentralGeoCoordinate(
        IList<GeoCoordinate> geoCoordinates)
    {
        if (geoCoordinates.Count == 1)
        {
            return geoCoordinates.Single();
        }

        double x = 0;
        double y = 0;
        double z = 0;

        foreach (var geoCoordinate in geoCoordinates)
        {
            var latitude = geoCoordinate.Latitude * Math.PI / 180;
            var longitude = geoCoordinate.Longitude * Math.PI / 180;

            x += Math.Cos(latitude) * Math.Cos(longitude);
            y += Math.Cos(latitude) * Math.Sin(longitude);
            z += Math.Sin(latitude);
        }

        var total = geoCoordinates.Count;

        x = x / total;
        y = y / total;
        z = z / total;

        var centralLongitude = Math.Atan2(y, x);
        var centralSquareRoot = Math.Sqrt(x * x + y * y);
        var centralLatitude = Math.Atan2(z, centralSquareRoot);

        return new GeoCoordinate(centralLatitude * 180 / Math.PI, centralLongitude * 180 / Math.PI);
    }
72
Yodacheese

Ich fand diesen Beitrag sehr nützlich und hier ist die Lösung in PHP. Ich habe dies erfolgreich verwendet und wollte nur ein wenig Zeit sparen.

/**
 * Get a center latitude,longitude from an array of like geopoints
 *
 * @param array data 2 dimensional array of latitudes and longitudes
 * For Example:
 * $data = array
 * (
 *   0 = > array(45.849382, 76.322333),
 *   1 = > array(45.843543, 75.324143),
 *   2 = > array(45.765744, 76.543223),
 *   3 = > array(45.784234, 74.542335)
 * );
*/
function GetCenterFromDegrees($data)
{
    if (!is_array($data)) return FALSE;

    $num_coords = count($data);

    $X = 0.0;
    $Y = 0.0;
    $Z = 0.0;

    foreach ($data as $coord)
    {
        $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 /= $num_coords;
    $Y /= $num_coords;
    $Z /= $num_coords;

    $lon = atan2($Y, $X);
    $hyp = sqrt($X * $X + $Y * $Y);
    $lat = atan2($Z, $hyp);

    return array($lat * 180 / pi(), $lon * 180 / pi());
}
38
Tom Tucker

Sehr nützlicher Beitrag! Ich habe dies in JavaScript implementiert, hiermit meinen Code. Ich habe das erfolgreich genutzt. 

function rad2degr(rad) { return rad * 180 / Math.PI; }
function degr2rad(degr) { return degr * Math.PI / 180; }

/**
 * @param latLngInDeg array of arrays with latitude and longtitude
 *   pairs in degrees. e.g. [[latitude1, longtitude1], [latitude2
 *   [longtitude2] ...]
 *
 * @return array with the center latitude longtitude pairs in 
 *   degrees.
 */
function getLatLngCenter(latLngInDegr) {
    var LATIDX = 0;
    var LNGIDX = 1;
    var sumX = 0;
    var sumY = 0;
    var sumZ = 0;

    for (var i=0; i<latLngInDegr.length; i++) {
        var lat = degr2rad(latLngInDegr[i][LATIDX]);
        var lng = degr2rad(latLngInDegr[i][LNGIDX]);
        // sum of cartesian coordinates
        sumX += Math.cos(lat) * Math.cos(lng);
        sumY += Math.cos(lat) * Math.sin(lng);
        sumZ += Math.sin(lat);
    }

    var avgX = sumX / latLngInDegr.length;
    var avgY = sumY / latLngInDegr.length;
    var avgZ = sumZ / latLngInDegr.length;

    // convert average x, y, z coordinate to latitude and longtitude
    var lng = Math.atan2(avgY, avgX);
    var hyp = Math.sqrt(avgX * avgX + avgY * avgY);
    var lat = Math.atan2(avgZ, hyp);

    return ([rad2degr(lat), rad2degr(lng)]);
}

26
Gio

Um möglicherweise jemandem eine oder zwei Minuten zu sparen, ist hier die Lösung, die in Objective-C anstelle von Python verwendet wurde. Diese Version verwendet ein NSArray von NSValues, die MKMapCoordinates enthalten, was in meiner Implementierung verlangt wurde:

#import <MapKit/MKGeometry.h>
+ (CLLocationCoordinate2D)centerCoordinateForCoordinates:(NSArray *)coordinateArray {
    double x = 0;
    double y = 0;
    double z = 0;

    for(NSValue *coordinateValue in coordinateArray) {
        CLLocationCoordinate2D coordinate = [coordinateValue MKCoordinateValue];

        double lat = GLKMathDegreesToRadians(coordinate.latitude);
        double lon = GLKMathDegreesToRadians(coordinate.longitude);
        x += cos(lat) * cos(lon);
        y += cos(lat) * sin(lon);
        z += sin(lat);
    }

    x = x / (double)coordinateArray.count;
    y = y / (double)coordinateArray.count;
    z = z / (double)coordinateArray.count;

    double resultLon = atan2(y, x);
    double resultHyp = sqrt(x * x + y * y);
    double resultLat = atan2(z, resultHyp);

    CLLocationCoordinate2D result = CLLocationCoordinate2DMake(GLKMathRadiansToDegrees(resultLat), GLKMathRadiansToDegrees(resultLon));
    return result;
}
12
Daryll H.

Javascript-Version der ursprünglichen Funktion

/**
 * Get a center latitude,longitude from an array of like geopoints
 *
 * @param array data 2 dimensional array of latitudes and longitudes
 * For Example:
 * $data = array
 * (
 *   0 = > array(45.849382, 76.322333),
 *   1 = > array(45.843543, 75.324143),
 *   2 = > array(45.765744, 76.543223),
 *   3 = > array(45.784234, 74.542335)
 * );
*/
function GetCenterFromDegrees(data)
{       
    if (!(data.length > 0)){
        return false;
    } 

    var num_coords = data.length;

    var X = 0.0;
    var Y = 0.0;
    var Z = 0.0;

    for(i = 0; i < data.length; i++){
        var lat = data[i][0] * Math.PI / 180;
        var lon = data[i][1] * Math.PI / 180;

        var a = Math.cos(lat) * Math.cos(lon);
        var b = Math.cos(lat) * Math.sin(lon);
        var c = Math.sin(lat);

        X += a;
        Y += b;
        Z += c;
    }

    X /= num_coords;
    Y /= num_coords;
    Z /= num_coords;

    var lon = Math.atan2(Y, X);
    var hyp = Math.sqrt(X * X + Y * Y);
    var lat = Math.atan2(Z, hyp);

    var newX = (lat * 180 / Math.PI);
    var newY = (lon * 180 / Math.PI);

    return new Array(newX, newY);
}
10
Kelvin Spencer

sehr schöne Lösungen, genau das, was ich für mein Swift-Projekt brauchte, also hier ein Swift-Port. Danke & hier ist auch ein Spielplatzprojekt: https://github.com/ppoh71/playgounds/tree/master/centerLocationPoint.playground

/*
* calculate the center point of multiple latitude longitude coordinate-pairs
*/

import CoreLocation
import GLKit

var LocationPoints = [CLLocationCoordinate2D]()

//add some points to Location ne, nw, sw, se , it's a rectangle basicaly
LocationPoints.append(CLLocationCoordinate2D(latitude: 37.627512369999998, longitude: -122.38780611999999))
LocationPoints.append(CLLocationCoordinate2D(latitude: 37.627512369999998, longitude:  -122.43105867))
LocationPoints.append(CLLocationCoordinate2D(latitude: 37.56502528, longitude: -122.43105867))
LocationPoints.append(CLLocationCoordinate2D(latitude: 37.56502528, longitude: -122.38780611999999))

// center func
func getCenterCoord(LocationPoints: [CLLocationCoordinate2D]) -> CLLocationCoordinate2D{

    var x:Float = 0.0;
    var y:Float = 0.0;
    var z:Float = 0.0;

    for points in LocationPoints {

     let lat = GLKMathDegreesToRadians(Float(points.latitude));
     let long = GLKMathDegreesToRadians(Float(points.longitude));

        x += cos(lat) * cos(long);
        y += cos(lat) * sin(long);
        z += sin(lat);
    }

    x = x / Float(LocationPoints.count);
    y = y / Float(LocationPoints.count);
    z = z / Float(LocationPoints.count);

    let resultLong = atan2(y, x);
    let resultHyp = sqrt(x * x + y * y);
    let resultLat = atan2(z, resultHyp);



    let result = CLLocationCoordinate2D(latitude: CLLocationDegrees(GLKMathRadiansToDegrees(Float(resultLat))), longitude: CLLocationDegrees(GLKMathRadiansToDegrees(Float(resultLong))));

    return result;

}

//get the centerpoint
var centerPoint = getCenterCoord(LocationPoints)
print("Latitude: \(centerPoint.latitude) / Longitude: \(centerPoint.longitude)")
5
Peter Pohlmann

Wenn Sie daran interessiert sind, ein sehr vereinfachtes "Zentrum" der Punkte zu erhalten (z. B. einfach, um eine Karte auf das Zentrum Ihres gmaps-Polygons zu zentrieren), haben Sie einen grundlegenden Ansatz, der für mich funktioniert hat.

public function center() {
    $minlat = false;
    $minlng = false;
    $maxlat = false;
    $maxlng = false;
    $data_array = json_decode($this->data, true);
    foreach ($data_array as $data_element) {
        $data_coords = explode(',',$data_element);
        if (isset($data_coords[1])) {
            if ($minlat === false) { $minlat = $data_coords[0]; } else { $minlat = ($data_coords[0] < $minlat) ? $data_coords[0] : $minlat; }
            if ($maxlat === false) { $maxlat = $data_coords[0]; } else { $maxlat = ($data_coords[0] > $maxlat) ? $data_coords[0] : $maxlat; }
            if ($minlng === false) { $minlng = $data_coords[1]; } else { $minlng = ($data_coords[1] < $minlng) ? $data_coords[1] : $minlng; }
            if ($maxlng === false) { $maxlng = $data_coords[1]; } else { $maxlng = ($data_coords[1] > $maxlng) ? $data_coords[1] : $maxlng; }
        }
    }
    $lat = $maxlat - (($maxlat - $minlat) / 2);
    $lng = $maxlng - (($maxlng - $minlng) / 2);
    return $lat.','.$lng;
}

Dies gibt die mittlere Lat/lng-Koordinate für die Mitte eines Polygons zurück.

4
Kerry Emerson

In Django ist dies trivial (und tatsächlich funktioniert es, ich hatte Probleme mit einer Reihe von Lösungen, die negative Breitengrade nicht korrekt zurückgeben).

Angenommen, Sie verwenden Django-Geopostcodes (von denen ich der Autor bin).

from Django.contrib.gis.geos import MultiPoint
from Django.contrib.gis.db.models.functions import Distance
from Django_geopostcodes.models import Locality

qs = Locality.objects.anything_icontains('New York')
points = [locality.point for locality in qs]
multipoint = MultiPoint(*points)
point = multipoint.centroid

point ist eine Django Point-Instanz, die dann verwendet werden kann, um z. B. alle Objekte abzurufen, die sich innerhalb von 10 km von diesem Mittelpunkt befinden.

Locality.objects.filter(point__distance_lte=(point, D(km=10)))\
    .annotate(distance=Distance('point', point))\
    .order_by('distance')

Das Ändern zu rohem Python ist trivial;

from Django.contrib.gis.geos import Point, MultiPoint

points = [
    Point((145.137075, -37.639981)),
    Point((144.137075, -39.639981)),
]
multipoint = MultiPoint(*points)
point = multipoint.centroid

Unter der Haube setzt Django auf GEOS - mehr Details unter https://docs.djangoproject.com/de/1.10/ref/contrib/gis/geos/

3
alexhayes

Dies ist dasselbe wie bei einem gewichteten Durchschnittsproblem, bei dem alle Gewichte gleich sind und es zwei Dimensionen gibt. 

Ermitteln Sie den Durchschnitt aller Breitengrade für Ihren Mittelpunkt und den Durchschnitt aller Längengrade für den Mittelpunkt.

Caveat Emptor: Dies ist eine Annäherung aus nächster Nähe und der Fehler wird unruhig, wenn die Abweichungen vom Mittelwert aufgrund der Erdkrümmung mehr als einige Meilen betragen. Denken Sie daran, dass Breitengrade und Längengrade Grad sind (nicht wirklich ein Gitter).

1
jpredham

Wenn Sie das verwendete Ellipsoid berücksichtigen möchten, finden Sie die formulaehere http://www.ordnancesurvey.co.uk/oswebsite/gps/docs/A_Guide_to_Coordinate_Systems_in_Great_Britain.pdf

siehe Anhang B

Das Dokument enthält viele andere nützliche Dinge

B

1
Bill

Ich habe eine Formel von www.geomidpoint.com verwendet und die folgende C++ - Implementierung geschrieben. Die Klassen array und geocoords sind meine eigenen Klassen, deren Funktionalität selbsterklärend sein sollte.

/*
 * midpoints calculated using formula from www.geomidpoint.com
 */
   geocoords geocoords::calcmidpoint( array<geocoords>& points )
   {
      if( points.empty() ) return geocoords();

      float cart_x = 0,
            cart_y = 0,
            cart_z = 0;

      for( auto& point : points )
      {
         cart_x += cos( point.lat.rad() ) * cos( point.lon.rad() );
         cart_y += cos( point.lat.rad() ) * sin( point.lon.rad() );
         cart_z += sin( point.lat.rad() );
      }

      cart_x /= points.numelems();
      cart_y /= points.numelems();
      cart_z /= points.numelems();

      geocoords mean;

      mean.lat.rad( atan2( cart_z, sqrt( pow( cart_x, 2 ) + pow( cart_y, 2 ))));
      mean.lon.rad( atan2( cart_y, cart_x ));

      return mean;
   }
0
Chris Lang

Hier ist die Python-Version zum Finden des Mittelpunkts . Die Werte für lat1 und lon1 sind Längen- und Breitengrade .

def GetCenterFromDegrees(lat1,lon1):    
    if (len(lat1) <= 0):
    return false;

num_coords = len(lat1)

X = 0.0
Y = 0.0
Z = 0.0

for i in range (len(lat1)):
    lat = lat1[i] * np.pi / 180
    lon = lon1[i] * np.pi / 180

    a = np.cos(lat) * np.cos(lon)
    b = np.cos(lat) * np.sin(lon)
    c = np.sin(lat);

    X += a
    Y += b
    Z += c


X /= num_coords
Y /= num_coords
Z /= num_coords

lon = np.arctan2(Y, X)
hyp = np.sqrt(X * X + Y * Y)
lat = np.arctan2(Z, hyp)

newX = (lat * 180 / np.pi)
newY = (lon * 180 / np.pi)
return newX, newY
0
Faisal

Außerhalb des Objekts in PHP. Bei gegebener Anordnung von Koordinatenpaaren wird die Mitte zurückgegeben.

/**
 * Calculate center of given coordinates
 * @param  array    $coordinates    Each array of coordinate pairs
 * @return array                    Center of coordinates
 */
function getCoordsCenter($coordinates) {    
    $lats = $lons = array();
    foreach ($coordinates as $key => $value) {
        array_Push($lats, $value[0]);
        array_Push($lons, $value[1]);
    }
    $minlat = min($lats);
    $maxlat = max($lats);
    $minlon = min($lons);
    $maxlon = max($lons);
    $lat = $maxlat - (($maxlat - $minlat) / 2);
    $lng = $maxlon - (($maxlon - $minlon) / 2);
    return array("lat" => $lat, "lon" => $lng);
}

Idee von # 4 genommen

0
DabitNG

Wenn Sie möchten, dass alle Punkte im Bild sichtbar sind, möchten Sie die Extremwerte in Längen- und Breitengraden festlegen und sicherstellen, dass Ihre Ansicht diese Werte mit dem gewünschten Rahmen enthält.

(Aus Alnitaks Antwort ist es vielleicht ein wenig problematisch, wie Sie die Extrema berechnen. Wenn sie jedoch auf beiden Seiten des Längengrades liegen, der sich umläuft, rufen Sie den Schuss auf und nehmen die richtige Reichweite.)

Wenn Sie die Karte, auf der sich diese Punkte befinden, nicht verzerren möchten, passen Sie das Seitenverhältnis des Begrenzungsrahmens so an, dass es zu den Pixeln passt, die Sie der Ansicht zugewiesen haben, aber die Extremwerte enthält.

Um die Punkte auf einer beliebigen Zoomstufe zentriert zu halten, berechnen Sie den Mittelpunkt des Begrenzungsrahmens, der "genau wie oben in die Punkte passt", und behalten Sie diesen Punkt als Mittelpunkt bei.

0
John

Um diesen Thread zu würdigen, hier ist mein kleiner Beitrag zur Implementierung in Ruby, in der Hoffnung, dass ich jemandem ein paar Minuten ihrer kostbaren Zeit ersparen werde:

def self.find_center(locations)

 number_of_locations = locations.length

 return locations.first if number_of_locations == 1

 x = y = z = 0.0
 locations.each do |station|
   latitude = station.latitude * Math::PI / 180
   longitude = station.longitude * Math::PI / 180

   x += Math.cos(latitude) * Math.cos(longitude)
   y += Math.cos(latitude) * Math.sin(longitude)
   z += Math.sin(latitude)
 end

 x = x/number_of_locations
 y = y/number_of_locations
 z = z/number_of_locations

 central_longitude =  Math.atan2(y, x)
 central_square_root = Math.sqrt(x * x + y * y)
 central_latitude = Math.atan2(z, central_square_root)

 [latitude: central_latitude * 180 / Math::PI, 
 longitude: central_longitude * 180 / Math::PI]
end
0
Fatos Morina

Ich habe diese Aufgabe in Javascript wie unten ausgeführt

function GetCenterFromDegrees(data){
    // var data = [{lat:22.281610498720003,lng:70.77577162868579},{lat:22.28065743343672,lng:70.77624369747241},{lat:22.280860953131217,lng:70.77672113067706},{lat:22.281863655593973,lng:70.7762061465462}];
    var num_coords = data.length;
    var X = 0.0;
    var Y = 0.0;
    var Z = 0.0;

    for(i=0; i<num_coords; i++){
        var lat = data[i].lat * Math.PI / 180;
        var lon = data[i].lng * Math.PI / 180;
        var a = Math.cos(lat) * Math.cos(lon);
        var b = Math.cos(lat) * Math.sin(lon);
        var c = Math.sin(lat);

        X += a;
        Y += b;
        Z += c;
    }

    X /= num_coords;
    Y /= num_coords;
    Z /= num_coords;

    lon = Math.atan2(Y, X);
    var hyp = Math.sqrt(X * X + Y * Y);
    lat = Math.atan2(Z, hyp);

    var finalLat = lat * 180 / Math.PI;
    var finalLng =  lon * 180 / Math.PI; 

    var finalArray = Array();
    finalArray.Push(finalLat);
    finalArray.Push(finalLng);
    return finalArray;
}
0
Renish Gotecha