Co to jest atrybut długości kształtowej?

11

Wykonuję bardzo proste obliczenia długości polilinii za pomocą zgrabnego:

from shapely.geometry import LineString
... 
xy_list = [map(float,e) for e in xy_intm]
line = LineString(xy_list)
s = '%s,%s,%s' % (fr,to,line.length)

Moje współrzędne są w WGS84. Nie mogę znaleźć żadnych informacji o atrybucie długości foremnej. Jaka jest jednostka atrybutu długości? Czy istnieje prosty sposób na przeliczenie na kilometry lub metry?

LarsVegas
źródło
Czy możesz podać współrzędne i długość dla dwóch przykładowych kształtów?
Vince,

Odpowiedzi:

13

Jak mówi kształtnie alfaciano , odległość to odległość euklidesowa lub odległość liniowa między dwoma punktami na płaszczyźnie, a nie odległość wielkiego koła między dwoma punktami na kuli.

from shapely.geometry import Point
import math


point1 = Point(50.67,4.62)
point2 = Point(51.67, 4.64)

# Euclidean Distance
def Euclidean_distance(point1,point2):
     return math.sqrt((point2.x()-point1.x())**2 + (point2.y()-point1.y())**2)

print Euclidean_distance(point1,point2)
1.00019998 # distance in degrees (coordinates of the points in degrees)

# with Shapely
print point1.distance(point2)
1.0001999800039989 #distance in degrees (coordinates of the points in degrees)

W przypadku odległości wielkiego koła musisz użyć algorytmów jako prawa cosinusów lub formuły Haversine (spójrz na Dlaczego prawo cosinusów jest lepsze niż haversine przy obliczaniu odległości między dwoma punktami szerokość-długość geograficzna? ) Lub użyj modułu pyproj, który wykonuje obliczenia geodezyjne.

# law of cosines
distance = math.acos(math.sin(math.radians(point1.y))*math.sin(math.radians(point2.y))+math.cos(math.radians(point1.y))*math.cos(math.radians(point2.y))*math.cos(math.radians(point2.x)-math.radians(point1.x)))*6371
print "{0:8.4f}".format(distance)
110.8544 # in km
# Haversine formula
dLat = math.radians(point2.y) - math.radians(point1.y)
dLon = math.radians(point2.x) - math.radians(point1.x)
a = math.sin(dLat/2) * math.sin(dLat/2) + math.cos(math.radians(point1.y)) * math.cos(math.radians(point2.y)) * math.sin(dLon/2) * math.sin(dLon/2)
distance = 6371 * 2 * math.atan2(math.sqrt(a), math.sqrt(1-a))
print "{0:8.4f}".format(distance)distance
110.8544 #in km

# with pyproj
import pyproj
geod = pyproj.Geod(ellps='WGS84')
angle1,angle2,distance = geod.inv(point1.x, point1.y, point2.x, point2.y)
print "{0:8.4f}".format(distance/1000)
110.9807 #in km

Możesz przetestować wynik w kalkulatorze długości geograficznej

wprowadź opis zdjęcia tutaj

gen
źródło
Świetna odpowiedź, Gene! Wielkie dzięki za bardzo szczegółowe wyjaśnienie.
Antonio Falciano,
1
Rzeczywiście świetna odpowiedź. Jeśli się nie mylę, istnieje inny pakiet o nazwie Python geopy, który zaimplementował obliczanie odległości w kole i odległości Vincenta.
LarsVegas,
Oto kilka szczegółów dotyczących obliczania odległości geodezyjnej za pomocą geopy.
Antonio Falciano,
13

Układy współrzędnych

[...] Shapely nie obsługuje transformacji układu współrzędnych. Wszystkie operacje na dwóch lub więcej obiektach zakładają, że obiekty istnieją na tej samej płaszczyźnie kartezjańskiej.

Źródło: http://toblerity.org/shapely/manual.html#coordinate-systems

Będąc shapelycałkowicie agnostycznym w odniesieniu do SRS, jest całkiem oczywiste, że atrybut długości jest wyrażony w tej samej jednostce współrzędnych twojego linii, tj. Stopniach. W rzeczywistości:

>>> from shapely.geometry import LineString
>>> line = LineString([(0, 0), (1, 1)])
>>> line.length
1.4142135623730951

Zamiast tego, jeśli chcesz wyrazić długość w metrach, musisz przekształcić geometrię z WGS84 w rzutowany SRS za pomocą pyproj (lub, lepiej, wykonaj obliczenia odległości geodezyjnej, patrz odpowiedź Gene'a). Szczegółowo, ponieważ wersja 1.2.18 ( shapely.__version__) shapelyobsługuje funkcje transformacji geometrii ( http://toblerity.org/shapely/shapely.html#module-shapely.ops ), z którymi możemy korzystać w połączeniu z nią pyproj. Oto szybki przykład:

from shapely.geometry import LineString
from shapely.ops import transform
from functools import partial
import pyproj

line1 = LineString([(15.799406, 40.636069), (15.810173,40.640246)])
print(str(line1.length) + " degrees")
# 0.0115488362184 degrees

# Geometry transform function based on pyproj.transform
project = partial(
    pyproj.transform,
    pyproj.Proj('EPSG:4326'),
    pyproj.Proj('EPSG:32633'))

line2 = transform(project, line1)
print(str(line2.length) + " meters")
# 1021.77585965 meters
Antonio Falciano
źródło