我公司拥有一批经度和纬度坐标,使一个多边形区域。 我也有一个经度和纬度坐标来定义车辆的位置。 如何检查车辆位于多边形区域内?
Answer 1:
这实质上是在多边形点上的球的问题。 所以它使用大圆,而不是线段的弧可以修改光线投射算法。
- 对于每一对,使您的多边形相邻的坐标,画出它们之间的大圆段。
- 选择一个参照点,是不是多边形区内。
- 绘制开始于参考点和在车辆点结束的大圆线段。 算上这部分有多少次跨越的多边形的部分。 如果总次数为奇数,则车辆处于多边形内。 如果连,车辆是多边形的外面。
另外,如果坐标和车辆的距离足够近,而不是极或国际日期变更线附近的任何地方,你可以假装地球是平的,并使用经度和lattitude简单的X和Y坐标。 这样一来,你可以使用简单的线段的光线投射算法。 这是最好,如果你是与非欧几里得几何不舒服,但你必须在你的多边形的边界有些失真,因为弧线将被扭曲。
编辑:更小几何球体上。
大圆可以由位于垂直于圆位于(AKA,所述平面中的矢量来识别正常矢量 )
class Vector{
double x;
double y;
double z;
};
class GreatCircle{
Vector normal;
}
任何两个lattitude /经度坐标不在对映份额只有一个大圆。 为了找到这个大圆,转换的坐标,通过地球的中心线上。 所述叉积这两行的是坐标的大圆的法线矢量。
//arbitrarily defining the north pole as (0,1,0) and (0'N, 0'E) as (1,0,0)
//lattidues should be in [-90, 90] and longitudes in [-180, 180]
//You'll have to convert South lattitudes and East longitudes into their negative North and West counterparts.
Vector lineFromCoordinate(Coordinate c){
Vector ret = new Vector();
//given:
//tan(lat) == y/x
//tan(long) == z/x
//the Vector has magnitude 1, so sqrt(x^2 + y^2 + z^2) == 1
//rearrange some symbols, solving for x first...
ret.x = 1.0 / math.sqrt(tan(c.lattitude)^2 + tan(c.longitude)^2 + 1);
//then for y and z
ret.y = ret.x * tan(c.lattitude);
ret.z = ret.x * tan(c.longitude);
return ret;
}
Vector Vector::CrossProduct(Vector other){
Vector ret = new Vector();
ret.x = this.y * other.z - this.z * other.y;
ret.y = this.z * other.x - this.x * other.z;
ret.z = this.x * other.y - this.y * other.x;
return ret;
}
GreatCircle circleFromCoordinates(Coordinate a, Coordinate b){
Vector a = lineFromCoordinate(a);
Vector b = lineFromCoordinate(b);
GreatCircle ret = new GreatCircle();
ret.normal = a.CrossProdct(b);
return ret;
}
两个伟大的圆相交于球体上的两个点。 圆的横产物形成,通过这些点中的一个传递的载体。 该矢量的对映体通过另一点。
Vector intersection(GreatCircle a, GreatCircle b){
return a.normal.CrossProduct(b.normal);
}
Vector antipode(Vector v){
Vector ret = new Vector();
ret.x = -v.x;
ret.y = -v.y;
ret.z = -v.z;
return ret;
}
大圆段可通过穿过分段的起点和终点的矢量来表示。
class GreatCircleSegment{
Vector start;
Vector end;
Vector getNormal(){return start.CrossProduct(end);}
GreatCircle getWhole(){return new GreatCircle(this.getNormal());}
};
GreatCircleSegment segmentFromCoordinates(Coordinate a, Coordinate b){
GreatCircleSegment ret = new GreatCircleSegment();
ret.start = lineFromCoordinate(a);
ret.end = lineFromCoordinate(b);
return ret;
}
可以测量大圆段的弧形尺寸,或者任何两个矢量之间的角度,使用点积 。
double Vector::DotProduct(Vector other){
return this.x*other.x + this.y*other.y + this.z*other.z;
}
double Vector::Magnitude(){
return math.sqrt(pow(this.x, 2) + pow(this.y, 2) + pow(this.z, 2));
}
//for any two vectors `a` and `b`,
//a.DotProduct(b) = a.magnitude() * b.magnitude() * cos(theta)
//where theta is the angle between them.
double angleBetween(Vector a, Vector b){
return math.arccos(a.DotProduct(b) / (a.Magnitude() * b.Magnitude()));
}
如果一个大圈段可以测试a
相交的大圆b
方式:
- 找到矢量
c
,的交点a
的整个大圆和b
。 - 找到矢量
d
,的对映体c
。 - 如果
c
介于a.start
和a.end
,或d
介于a.start
和a.end
,然后a
与相交b
。
//returns true if Vector x lies between Vectors a and b.
//note that this function only gives sensical results if the three vectors are coplanar.
boolean liesBetween(Vector x, Vector a, Vector b){
return angleBetween(a,x) + angleBetween(x,b) == angleBetween(a,b);
}
bool GreatCircleSegment::Intersects(GreatCircle b){
Vector c = intersection(this.getWhole(), b);
Vector d = antipode(c);
return liesBetween(c, this.start, this.end) or liesBetween(d, this.start, this.end);
}
两个大圆段a
和b
相交,如果:
-
a
与相交b
的整个大圆 -
b
与相交a
的整个大圆
bool GreatCircleSegment::Intersects(GreatCircleSegment b){
return this.Intersects(b.getWhole()) and b.Intersects(this.getWhole());
}
现在,您可以构建您的多边形数一数你参考线多少次越过它。
bool liesWithin(Array<Coordinate> polygon, Coordinate pointNotLyingInsidePolygon, Coordinate vehiclePosition){
GreatCircleSegment referenceLine = segmentFromCoordinates(pointNotLyingInsidePolygon, vehiclePosition);
int intersections = 0;
//iterate through all adjacent polygon vertex pairs
//we iterate i one farther than the size of the array, because we need to test the segment formed by the first and last coordinates in the array
for(int i = 0; i < polygon.size + 1; i++){
int j = (i+1) % polygon.size;
GreatCircleSegment polygonEdge = segmentFromCoordinates(polygon[i], polygon[j]);
if (referenceLine.Intersects(polygonEdge)){
intersections++;
}
}
return intersections % 2 == 1;
}
文章来源: How do I check if a longitude/latitude point is within a range of coordinates?