Calcola il punto centrale di più coppie di coordinate di latitudine / longitudine

Dato un insieme di punti di latitudine e longitudine, come posso calcolare la latitudine e la longitudine del punto centrale di quell'insieme (ovvero un punto che centrerebbe una vista su tutti i punti)?

EDIT: soluzione Python che ho usato:

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)

L'approccio semplice di fare semplicemente una media di questi ha strani casi limite con angoli quando si spostano da 359 'indietro a 0'.

Una domanda molto precedente su SO si è posta sulla ricerca della media di una serie di angoli della bussola.

Un'espansione dell'approccio raccomandato lì per coordinate sferiche sarebbe:

• Converti ogni coppia lat / long in un vettore 3D di lunghezza unitaria.
• Somma ciascuno di questi vettori
• Normalizza il vettore risultante
• Converti indietro in coordinate sferiche

Grazie! Ecco una versione C # delle soluzioni di OP usando i gradi. Utilizza la classe 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);
    }

Ho trovato questo post molto utile, quindi ecco la soluzione in PHP. Lo sto usando con successo e volevo solo salvare un altro sviluppatore un po 'di tempo.

/**
 * 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());
}

Post molto utile! L'ho implementato in JavaScript, con la presente il mio codice. L'ho usato con successo.

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)]);
}

Versione Javascript della funzione originale

/**
 * 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);
}

Nell'interesse di possibilmente salvare qualcuno un minuto o due, ecco la soluzione che è stata utilizzata in Objective-C invece di Python. Questa versione accetta un NSArray di NSValues ​​che contiene MKMapCoordinates, richiesto nella mia implementazione:

#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;
}

soluzioni molto carine, proprio quello di cui avevo bisogno per il mio progetto rapido, quindi ecco una porta rapida. grazie ed ecco anche un progetto di parco giochi: 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)")

Se sei interessato ad ottenere un "centro" molto semplificato dei punti (ad esempio, semplicemente centrare una mappa al centro del poligono delle tue mappe geografiche), ecco un approccio di base che ha funzionato per me.

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;
}

Ciò restituisce la coordinata lat / lng centrale per il centro di un poligono.

In Django questo è banale (e in realtà funziona, ho avuto problemi con una serie di soluzioni che non restituivano correttamente i negativi per la latitudine).

Ad esempio, supponiamo che tu stia utilizzando django-geopostcodes (di cui sono l'autore).

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

pointè Pointun'istanza di Django che può quindi essere usata per fare cose come recuperare tutti gli oggetti che si trovano entro 10 km da quel punto centrale;

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

Cambiare questo in Python grezzo è banale;

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

Sotto il cofano Django sta usando GEOS - maggiori dettagli su https://docs.djangoproject.com/en/1.10/ref/contrib/gis/geos/

Versione Java se qualcuno ne ha bisogno. Costanti definite statiche per non calcolarle due volte.

/**************************************************************************************************************
 *   Center of geometry defined by coordinates
 **************************************************************************************************************/
private static double pi = Math.PI / 180;
private static double xpi = 180 / Math.PI;

public static Coordinate center(Coordinate... arr) {
    if (arr.length == 1) {
        return arr[0];
    }
    double x = 0, y = 0, z = 0;

    for (Coordinate c : arr) {
        double latitude = c.lat() * pi, longitude = c.lon() * pi;
        double cl = Math.cos(latitude);//save it as we need it twice
        x += cl * Math.cos(longitude);
        y += cl * Math.sin(longitude);
        z += Math.sin(latitude);
    }

    int total = arr.length;

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

    double centralLongitude = Math.atan2(y, x);
    double centralSquareRoot = Math.sqrt(x * x + y * y);
    double centralLatitude = Math.atan2(z, centralSquareRoot);

    return new Coordinate(centralLatitude * xpi, centralLongitude * xpi);
}

Ecco la versione di Android basata sulla risposta C # di @ Yodacheese utilizzando l'API di Google Maps:

public static LatLng GetCentralGeoCoordinate(List<LatLng> geoCoordinates) {        
    if (geoCoordinates.size() == 1)
    {
        return geoCoordinates.get(0);
    }

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

    for(LatLng geoCoordinate : geoCoordinates)
    {
        double  latitude = geoCoordinate.latitude * Math.PI / 180;
        double longitude = geoCoordinate.longitude * Math.PI / 180;

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

    int total = geoCoordinates.size();

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

    double centralLongitude = Math.atan2(y, x);
    double centralSquareRoot = Math.sqrt(x * x + y * y);
    double centralLatitude = Math.atan2(z, centralSquareRoot);

    return new LatLng(centralLatitude * 180 / Math.PI, centralLongitude * 180 / Math.PI);

}

in app build.gradle aggiungi:

implementation 'com.google.android.gms:play-services-maps:17.0.0'

Implementazione Dart per Flutter per trovare il punto centrale per latitudine multipla, longitudine.

importare il pacchetto matematico

import 'dart:math' as math;

Elenco di latitudine e longitudine

List<LatLng> latLongList = [LatLng(12.9824, 80.0603),LatLng(13.0569,80.2425,)];

LatLng getCenterLatLong(List<LatLng> latLongList) {
    double pi = math.pi / 180;
    double xpi = 180 / math.pi;
    double x = 0, y = 0, z = 0;

    if(latLongList.length==1)
    {
        return latLongList[0];
    }
    for (int i = 0; i < latLongList.length; i++) {
      double latitude = latLongList[i].latitude * pi;
      double longitude = latLongList[i].longitude * pi;
      double c1 = math.cos(latitude);
      x = x + c1 * math.cos(longitude);
      y = y + c1 * math.sin(longitude);
      z = z + math.sin(latitude);
    }

    int total = latLongList.length;
    x = x / total;
    y = y / total;
    z = z / total;

    double centralLongitude = math.atan2(y, x);
    double centralSquareRoot = math.sqrt(x * x + y * y);
    double centralLatitude = math.atan2(z, centralSquareRoot);

    return LatLng(centralLatitude*xpi,centralLongitude*xpi);
}

Questo è lo stesso di un problema medio ponderato in cui tutti i pesi sono uguali e ci sono due dimensioni.

Trova la media di tutte le latitudini per la tua latitudine centrale e la media di tutte le longitudini per la longitudine centrale.

Caveat Emptor: questa è un'approssimazione a distanza ravvicinata e l'errore diventerà indisciplinato quando le deviazioni dalla media sono più di qualche miglia a causa della curvatura della Terra. Ricorda che le latitudini e le lunghezze sono gradi (non proprio una griglia).

Se si desidera prendere in considerazione l'ellissoide in uso, è possibile trovare le formule qui http://www.ordnancesurvey.co.uk/oswebsite/gps/docs/A_Guide_to_Coordinate_Systems_in_Great_Britain.pdf

vedi allegato B

Il documento contiene molte altre cose utili

B

Fuori oggetto in PHP. Dato array di coppie di coordinate, centro resi.

/**
 * 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);
}

Tratto da # 4

Ecco la versione di Python per trovare il punto centrale. Lat1 e lon1 sono elenchi di latitudine e longitudine. restituirà la latitudine e la longitudine del punto centrale.

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

Dardo / Flutter Calcola il punto centrale di più coppie di coordinate di latitudine / longitudine

Map<String, double> getLatLngCenter(List<List<double>> coords) {
    const LATIDX = 0;
    const LNGIDX = 1;
    double sumX = 0;
    double sumY = 0;
    double sumZ = 0;

    for (var i = 0; i < coords.length; i++) {
      var lat = VectorMath.radians(coords[i][LATIDX]);
      var lng = VectorMath.radians(coords[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 / coords.length;
    var avgY = sumY / coords.length;
    var avgZ = sumZ / coords.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 {
      "latitude": VectorMath.degrees(lat),
      "longitude": VectorMath.degrees(lng)
    };
  }

Se si desidera che tutti i punti siano visibili nell'immagine, si desidera estendere la latitudine e la longitudine e assicurarsi che la vista includa quei valori con qualsiasi bordo desiderato.

(Dalla risposta di Alnitak, il modo in cui calcoli gli estremi può essere un po 'problematico, ma se sono pochi gradi su entrambi i lati della longitudine che avvolge, allora chiamerai il tiro e prenderai la giusta distanza.)

Se non vuoi distorcere la mappa su cui si trovano questi punti, regola le proporzioni del rettangolo di selezione in modo che si adatti a tutti i pixel che hai assegnato alla vista ma include comunque gli estremi.

Per mantenere i punti centrati su un livello di zoom arbitrario, calcola il centro del riquadro di delimitazione che "si adatta" ai punti come sopra e mantieni quel punto come punto centrale.

Ho fatto questo compito in JavaScript come di seguito

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;
}

Come apprezzamento per questo thread, ecco il mio piccolo contributo con l'implementazione in Ruby, sperando che salverò qualcuno a pochi minuti dal loro prezioso tempo:

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

Ho usato una formula che ho ottenuto da www.geomidpoint.com e ho scritto la seguente implementazione C ++. Le arraye geocoordssono le mie classi la cui funzionalità dovrebbe essere autoesplicativa.

/*
 * 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;
   }