Java根据坐标经纬度计算两点距离5种方法及校验经纬度是否在圆/多边形区域内的算法推荐

2023-12-16 10:11 开发作者： Javaの甘乃迪

前言

在开发项目中会用到根据两点坐标计算之间距离的算法，网上也找了很多的方法，多多少少会存在一些问题的。以下方法已经在我本地运行通过，利用百度地图拾取坐标系统和百度地图测距工具进行测试，现将其整理了一下。以供大家参考：

一、根据坐标经纬度计算两点距离

1.方法一

package com.test.Java.util;

/**
 * 坐标位置相关util
 */
public class PositionUtil {

    /**
     * 赤道半径（单位：米）
     */
    private static final double EQUATOR_RADIUS = 6378137;

    /**
     * 方法一：（反余弦计算方式）
   php  *
     * @param longitude1 第一个点的经度
     * @param latitude1  第一个点的纬度
     * @param longitude2 第二个点的经度
     * @param latitude2  第二个点的纬度
     * @return 返回距离，单位m
     */
    public static double getDistance1(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) {
        // 纬度
        double lat1 = Math.toRadians(latitude1);
        double lat2 = Math.toRadians(latitude2);
        // 经度
        double lon1 = Math.toRadians(longitude1);
        double lon2 = Math.toRadians(longitude2);
        // 纬度之差
        double a = lat1 - lat2;
        // 经度之差
        double b = lon1 - lon2;
        // 计算两点距离的公式
        double s = 2 * Math.asin(Math.sqrt(Math.pow(Math.sin(a / 2), 2) + Math.cos(lat1) * Math.cos(lat2) * Math.pow(Math.sin(b / 2), 2)));
        // 弧长乘赤道半径, 返回单位: 米
        s = s * EQUATOR_RADIUS;
        return s;
    }

}

2.方法二

package com.test.java.util;

/**
 * 坐标位置相关util
 */
public class PositionUtil {

    /**
     * 地球平均半径（单位：米）
     */
    private static final double EARTH_AVG_RADIUS = 6371000;
    
    /**
     * 方法二：（反余弦计算方式）
     *
     * @param longitude1 第一点的经度
     * @param latitude1  第一点的纬度
     * @param longitude2 第二点的经度
     * @param latitude2  第二点的纬度
     * @return 返回的距离，单位m
     */
    public static double getDistance3(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) {
        // 经纬度（角度）转弧度。弧度作为作参数，用以调用Math.cos和Math.sin
        // A经弧度
        double radiansAX = Math.toRadians(longitude1);
        // A纬弧度
        double radiansAY = Math.toRadians(latitude1);
        // B经弧度
        double radiansBX = Math.toRadians(longitude2);
        // B纬弧度
        double radiansBY = Math.toRadians(latitude2);

        // 公式中“cos1cos2cos（1-2）+sin1sin2”的部分，得到∠AOB的cos值
        double cos = Math.cos(radiansAY) * Math.cos(radiansBY) * Math.cos(radiansAX - radiansBX) + Math.sin(radiansAY) * Math.sin(radiansBY);
        // System.out.println("cos = " + cos); // 值域[-1,1]

        // 反余弦值
        double acos = Math.acos(cos);
        // System.out.println("acos = " + acos); // 值域[0,]
        // System.out.println("∠AOB = " + Math.toDegrees(acos)); // 球心角 值域[0,180]

        // 最终结果
        return EARTH_AVG_RADIUS * acos;
    }
}

3.方法三

基于谷歌地图的计算公式计算距离

package com.test.java.util;

/**
 * 坐标位置相关util
 */
public class PositionUtil {

    /**
     * 地球平均半径（单位：米）
     */
    private static final double EARTH_AVG_RADIUS = 6371000;

    /**
     * 经纬度转化为弧度(rad)
     *
     * @param d 经度/纬度
     */
    private static double rad(double d) {
        return d * Math.PI / 180.0;
    }

    /**
     * 方法三：（基于googleMap中的FGjOazMSh算法得到两经纬度之间的距离,计算精度与谷歌地图的距离精度差不多。）
     *
     * @param longitude1 第一点的经度
     * @param latitude1  第一点的纬度
     * @param longitude2 第二点的经度
     * @param latitude2  第二点的纬度
     * @return 返回的距离，单位m
     */
    public static double getDistance2(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) {
        double radLat1 = rad(latitude1);
        double radLat2 = rad(latitude2);
        double a = radLat1 - radLat2;
        double b = rad(longitude1) - rad(longitude2);
        double s = 2 * Math.asin(Math.sqrt(Math.pow(Math.sin(a / 2), 2) + Math.cos(radLat1) * Math.cos(radLat2) * Math.pow(Math.sin(b / 2), 2)));
        s = s * EARTH_AVG_RADIUS;
        s = Math.round(s * 10000d) / 10000d;
        return s;
    }

}

4.方法四

基于高德地图

package com.test.java.util;
/**
 * 计算距离
 */
public class PositionUtil {
    /**
     * 方法四：（高德地图计算方法）
     *
     * @param longitude1 第一点的经度
     * @param latitude1  第一点的纬度
     * @param longitude2 第二点的经度
     * @param latitude2  第二点的纬度
     * @return 返回的距离，单位m
     */
    public static Double getDistance4(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) {
        if (longitude1 == 0 || latitude1 == 0 || latitude2 == 0 || longitude2 == 0) {
            return -1.0;
        }
        longitude1 *= 0.01745329251994329;
        latitude1 *= 0.01745329251994329;
        longitude2 *= 0.01745329251994329;
        latitude2 *= 0.01745329251994329;
        double var1 = Math.sin(longitude1);
        double var2 = Math.sin(latitude1);
        double var3 = Math.cos(longitude1);
        double var4 = Math.cos(latitude1);
        double var5 = Math.sin(longitude2);
        double var6 = Math.sin(latitude2);
        double var7 = Math.cos(longitude2);
        double var8 = Math.cos(latitude2);
        double[] var10 = new double[3];
        double[] var20 = new double[3];
        var10[0] = var4 * var3;
        var10[1] = var4 * var1;
        var10[2] = var2;
        var20[0] = var8 * var7;
        var20[1] = var8 * var5;
        var20[2] = var6;
        returnjs Math.asin(Math.sqrt((var10[0] - var20[0]) * (var10[0] - var20[0]) + (var10[1] - var20[1]) * (var10[1] - var20[1]) + (var10[2] - var20[2]) * (var10[2] - var20[2])) / 2.0) * 1.27420015798544E7;
        // 结果四舍五入 保留2位小数
        //return new BigDecimal(distance).setScale(2, RoundingMode.HALF_UP).doubleValue();
    }
}

5.方法五

该方法是利用第三方jar包计算

5.1 POM引入第三方依赖

    <!--用于计算两点之间的距离-->
    <dependency>
        <groupId>org.gavaghan</groupId>
        <artifactId>geodesy</artifactId>
        <version>1.1.3</version>
    </dependency>

5.2 代码

package com.test.java.util;
import org.gavaghan.geodesy.Ellipsoid;
import org.gavaghan.geodesy.GeodeticCalculator;
import org.gavaghan.geodesy.GeodeticCurve编程客栈;
import org.gavaghan.geodesy.GlobalCoordinates;
/**
 * 坐标位置相关util
 */
public class PositionUtil {
    /**
     * 方法四：（利用第三方jar包计算）
     * 计算两个经纬度之间的距离
     *
     * @param longitude1 第一点的经度
     * @param latitude1  第一点的纬度
     * @param longitude2 第二点的经度
     * @param latitude2  第二点的纬度
     * @param ellipsoid  计算方式
     * @return 返回的距离，单位m
     */
    public static double getDistance4(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2, Ellipsoid ellipsoid) {
        // 创建GeodeticCalculator，调用计算方法，传入坐标系、经纬度用于计算距离
        GlobalCoordinates firstPoint = new GlobalCoordinates(latitude1, longitude1);
        GlobalCoordinates secondPoint = new GlobalCoordinates(latitude2, longitude2);
        GeodeticCurve geoCurve = new GeodeticCalculator().calculateGeodeticCurve(ellipsoid, firstPoint, secondPoint);
        return geoCurve.getEllipsoidalDistance();
    }
}

6.测试结果对比

这里我直接一起调用者4种方法，这样看结果也更加直观些。

    public static void main(String[] args) {
        double longitude1 = 117.344733;
        double latitude1 = 31.912334;
        double longitude2 = 117.272186;
        double latitude2 = 31.79422;
        double distance1 = PositionUtil.getDistance1(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2);
        double distance2 = PositionUtil.getDistance2(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2);
        double distance3 = PositionUtil.getDistance3(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2);
        double distance4 = PositionUtil.getDistance4(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2);
        double distance5 = PositionUtil.getDistance4(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2, Ellipsoid.Sphere);
        double distance6 = PositionUtil.getDistance4(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2, Ellipsoid.WGS84);
        System.out.println("方法1算出的距离：" + distance1);
        System.out.println("方法2算出的距离：" + distance2);
        System.out.println("方法3算出的距离：" + distance3);
        System.out.println("方法4算出的距离：" + distance4);
        System.out.println("方法4-Sphere算出的距离：" + distance5);
        System.out.println("方法4-WGS84算出的距离：" + distance6);
    }

Java根据坐标经纬度计算两点距离5种方法及校验经纬度是否在圆/多边形区域内的算法推荐

可以看出，这几个方法算出的距离误差相对较小。而且main方法中提供的测试数据也是我自身的真实数据，结合百度地图的测距工具进行的测试。有需要的小伙伴，可以自行选择合适的方法。

二、校验经纬度是否在制定区域内

怎么样判断一个坐标点在指定的区域内？其中区域又会分为：圆，多边形和不规则的多边形。

1.判断一个坐标是否在圆形区域内

计算这个坐标点和圆心之间的距离，然后跟圆的半径进行比较，如果比半径大，就不在圆形区域内，如果小于等于圆的半径，则该坐标点在圆形区域内。

package com.test.java.util;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
/**
 * 计算距离
 */
public class PositionUtil {
    /**
     * 赤道半径（单位：米）
     */
    private static final double EQUATOR_RADIUS = 6378137;
    /**
     * 方法一：（反余弦计算方式）
     *
     * @param longitude1 第一个点的经度
     * @param latitude1  第一个点的纬度
     * @param longitude2 第二个点的经度
     * @param latitude2  第二个点的纬度
     * @return 返回距离，单位m
     */
    public static double getDistance1(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) {
        // 纬度
        double lat1 = Math.toRadians(latitude1);
        double lat2 = Math.toRadians(latitude2);
        // 经度
        double lon1 = Math.toRadians(longitude1);
        double lon2 = Math.toRadians(longitude2);
        // 纬度之差
        double a = lat1 - lat2;
        // 经度之差
        double b = lon1 - lon2;
        // 计算两点距离的公式
        double s = 2 * Math.asin(Math.sqrt(Math.pow(Math.sin(a / 2), 2) + Math.cos(lat1) * Math.cos(lat2) * Math.pow(Math.sin(b / 2), 2)));
        // 弧长乘赤道半径, 返回单位: 米
        jss = s * EQUATOR_RADIUS;
        return s;
    }
    /**
     * 判断坐标点是否在圆形区域内
     * 计算这个坐标点和圆心点之间的距离，然后跟圆的半径进行比较，如果比半径大，就不在圆形区域内，如果小于等于圆的半径，则该坐标点在圆形区域内
     *
     * @param longitude1 第一点的经度
     * @param latitude1  第一点的纬度
     * @param longitude2 第二点的经度
     * @param latitude2  第二点的纬度
     * @param radius     圆形范围半径（单位：米）
     * @return true：不在区域内; false:在区域内
     */
    public static boolean isInCircle(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2, String radius) {
        if (StringUtils.isBlank(radius)) {
            throw new RuntimeException("请输入范围半径");
        }
        return getDistance1(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2) > Double.parseDouble(radius);
    }
}

2.判断一个坐标是否在一个多边形区域内

这里用到JAVA的一个类GeneralPath（由直线和二次和三次（B？zier）曲线构成的几何路径。它可以包含多个子路径）使用这个类，结合传入的各顶点参数，画一个几何图形，并通过它自身的contains方法，判断该点是否在这个几何图形内。

package com.test.java.util;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import java.awt.geom.GeneralPath;
import java.awt.geom.Point2D;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 * 计算距离
 */
public class PositionUtil {
    /**
     * 判断坐标点是否在多边形区域内
     *
     * @param pointLon 要判断的点的经度
     * @param pointLat 要判断的点的纬度
     * @param lon      区域各顶点的经度数组
     * @param lat      区域各顶点的纬度数组
     * @return true：范围内; false：范围外
     */
    public static boolean isInPolygon(double pointLon, double pointLat, double[] lon, double[] lat) {
        // 将要判断的横纵坐标组成一个点
        Point2D.Double point = new Point2D.Double(pointLon, pointLat);
        // 将区域各顶点的横纵坐标放到一个点集合里面
        List<Point2D.Double> pointList = new ArrayList<>();
        double polygonPointToX;
        double polygonPointToY;
        for (int i = 0; i < lon.length; i++) {
            polygonPointToX = lon[i];
            polygonPointToY = lat[i];
            Point2D.Double polygonPoint = new Point2D.Double(polygonPointToX, polygonPointToY);
            pointList.add(polygonPoint);
        }
        return check(point, pointList);
    }
    /**
     * 坐标点是否在多边形内
     *
     * @param point   要判断的点的横纵坐标
     * @param polygon 组成的顶点坐标集合
     */
    private static boolean check(Point2D.Double point, List<Point2D.Double> polygon) {
        GeneralPath generalPath = new GeneralPath();
        Point2D.Double first = polygon.get(0);
        // 通过移动到指定坐标（以双精度指定），将一个点添加到路径中
        generalPath.moveTo(first.x, first.y);
        polygon.remove(0);
        for (Point2D.Double d : polygon) {
            // 通过绘制一条从当前坐标到新指定坐标（以双精度指定）的直线，将一个点添加到路径中。
            generalPath.lineTo(d.x, d.y);
        }
        // 将几何多边形封闭
        generalPath.lineTo(first.x, first.y);
        generalPath.closePath();
        // 测试指定的 Point2D 是否在 Shape 的边界内。
        return generalPath.contains(point);
    }
}

3.结果

    public static void main(String[] args) {
        double distance1 = PositionUtil.getDistance1(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2);
        System.out.println("坐标与圆心的距离：" + distance1);
        String radius1 = "10000";
        boolean inCircle1 = PositionUtil.isInCircle(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2, radius1);
        System.out.println("校验坐标是否在圆形范围内：" + inCircle1);
        String radius = "15000";
        boolean inCircle2 = PositionUtil.isInCircle(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2, radius);
        System.out.println("校验坐标是否在圆形范围内：" + inCircle2);
        double pointLon = 117.274984;
        double pointLat = 31.790718;
        // 坐标在多边形范围内的参数：
        double[] lon = {117.272559, 117.276224, 117.278649, 117.273924};
        double[] lat = {31.791247, 31.792812, 31.78982, 31.788539};
        // 坐标在多边形范围外的参数：
        double[] lon1 = {117.291001, 117.299705, 117.298035, 117.291216};
        double[] lat1 = {31.806576, 31.806814, 31.802319, 31.802196};
        boolean a = PositionUtil.isInPolygon(pointLon, pointLat, lon, lat);
        boolean b = PositionUtil.isInPolygon(pointLon, pointLat, lon1, lat1);
        System.out.println("校验坐标是否在多边形范围内:" + a);
        System.out.println("校验坐标是否在多边形范围内:" + b);
    }

Java根据坐标经纬度计算两点距离5种方法及校验经纬度是否在圆/多边形区域内的算法推荐

总结

这样的计算方式得到的距离并非是真实的距离，可以说是逻辑距离（直线距离），但其距离也已经很准确。不过毕竟是通过逻辑计算得到的距离，若要求高准确性的距离信息的话，还是借助第三方的地图api接口获取比较合适。

到此这篇关于Java根据坐标经纬度计算两点距离5种方法及校验经纬度是否在圆/多边形区域内的算法推荐的文章就介绍到这了,更多相关Java根据坐标经纬度计算两点距离内容请搜索编程客栈(www.devze.com)以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程客栈(www.devze.com)！

继续阅读：java 计算两点距离 java根据经纬度计算两点间的距离 java计算两个坐标的距离

Java根据坐标经纬度计算两点距离5种方法及校验经纬度是否在圆/多边形区域内的算法推荐

目录

前言

一、根据坐标经纬度计算两点距离

1.方法一

2.方法二

3.方法三

4.方法四

5.方法五

5.1 POM引入第三方依赖

5.2 代码

6.测试结果对比

二、校验经纬度是否在制定区域内

1.判断一个坐标是否在圆形区域内

2.判断一个坐标是否在一个多边形区域内

3.结果

总结

更多精彩内容

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