Spring Boot集成geodesy实现距离计算

1.什么是geodesy？

浩瀚的宇宙中，地球是我们赖以生存的家园。自古以来，人类一直对星球上的位置和彼此的距离着迷。无论是航海探险、贸易往来还是科学研究，精确计算两个地点之间的距离都是至关重要的。 Geodesy：大地测量学的神奇力量 Geodesy，又称大地测量学，是一门研究地球形状、大小及其重力场的学科。在地球距离计算中，它扮演着至关重要的角色。Geodesy 的原理基于球面几何。 首先，Geodesy 将地球近似为一个光滑的球体。然后，根据经纬度坐标，将两个地点视为球面上的两点。最后，使用球面距离公式：

d = R * arccos(sin(φ1) * sin(φ2) + cos(φ1) * cos(φ2) * cos(λ1 - λ2))

其中，R 是地球半径，φ1 和 φ2 分别是两个地点的纬度，λ1 和 λ2 是两个地点的经度，d 是两点之间的距离。 通过这个公式，Geodesy 能够快速准确地计算出地球上两个经纬度坐标之间的距离。

2.代码工程

实验目标

• 1.利用数学公式计算
• 2.利用Java库包Geodesy

pom.xml

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         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
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        <artifactId>springboot-demo</artifactId>
        <groupId>com.et</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
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    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>geodesy</artifactId>

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    </properties>
    <dependencies>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

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            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-autoconfigure</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
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            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
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            <groupId>org.gavaghan</groupId>
            <artifactId>geodesy</artifactId>
            <version>1.1.3</version>
        </dependency>

    </dependencies>
</project>

数学公式计算类

package com.et.geodesy.util;

import lombok.experimental.UtilityClass;

import java.math.BigDecimal;

/**
 *
 *
 * <p>formula：S=R·arccos[cosβ1·cosβ·2cos(α1-α2)+sinβ1·sinβ2]
 */
@UtilityClass
public class MathDistanceUtil {

  private static final double EARTH_RADIUS = 6371393;

  private static final double DEGREES_TO_RADIANS = 0.017453292519943295;

  /**
   * Calculate according to formula
   *
   * @param longitude1
   * @param latitude1
   * @param longitude2
   * @param latitude2
   * @return
   */
  public static double getDistance(
      Double longitude1, Double latitude1, Double longitude2, Double latitude2) {
    double radiansLongitude1 = toRadians(longitude1);
    double radiansLatitude1 = toRadians(latitude1);
    double radiansLongitude2 = toRadians(longitude2);
    double radiansLatitude2 = Math.toRadians(latitude2);

    final double cos =
        BigDecimal.valueOf(Math.cos(radiansLatitude1))
            .multiply(BigDecimal.valueOf(Math.cos(radiansLatitude2)))
            .multiply(
                BigDecimal.valueOf(
                    Math.cos(
                        BigDecimal.valueOf(radiansLongitude1)
                            .subtract(BigDecimal.valueOf(radiansLongitude2))
                            .doubleValue())))
            .add(
                BigDecimal.valueOf(Math.sin(radiansLatitude1))
                    .multiply(BigDecimal.valueOf(Math.sin(radiansLatitude2))))
            .doubleValue();

    double acos = Math.acos(cos);
    return BigDecimal.valueOf(EARTH_RADIUS).multiply(BigDecimal.valueOf(acos)).doubleValue();
  }

  /**
   * refer：{@link Math#toRadians(double)}
   *
   * @param value value
   * @return {double}
   */
  private static double toRadians(double value) {
    return BigDecimal.valueOf(value).multiply(BigDecimal.valueOf(DEGREES_TO_RADIANS)).doubleValue();
  }


}

库包调用

底层原理也是基于公式计算，方便大家使用才封装成包

package com.et.geodesy.util;

import org.gavaghan.geodesy.Ellipsoid;
import org.gavaghan.geodesy.GeodeticCalculator;
import org.gavaghan.geodesy.GeodeticCurve;
import org.gavaghan.geodesy.GlobalCoordinates;

import java.math.BigDecimal;
import java.math.RoundingMode;


public class GeodsyDistanceUtils {

    /**
     *
     *
     * @param lonA A longitude
     * @param latA A latitude
     * @param lonB B longitude
     * @param latB B latitude
     * @param newScale The result is kept to decimal places
     * @return distant （m）
     */
    public static double getDistance(Double lonA, Double latA, Double lonB, Double latB,int newScale) {
        GlobalCoordinates source = new GlobalCoordinates(latA, lonA);
        GlobalCoordinates target = new GlobalCoordinates(latB, lonB);
        GeodeticCurve geoCurve = new GeodeticCalculator().calculateGeodeticCurve(Ellipsoid.Sphere, source, target);
        double distance = geoCurve.getEllipsoidalDistance();
        BigDecimal distanceBig = new BigDecimal(distance).setScale(newScale, RoundingMode.UP);
        return distanceBig.doubleValue();
    }

}

以上只是一些关键代码，所有代码请参见下面代码仓库

代码仓库

• https://github.com/Harries/springboot-demo

3.测试

编写测试类

@Test
public void getDistance() {
    // source （113.324553,23.106414）
    // target （121.499718, 31.239703）
    double distance1 = GeodsyDistanceUtils.getDistance(113.324553,23.106414,
            121.499718, 31.239703,2);
    System.out.println("distant1（m）：" + distance1);
    double distance2 = MathDistanceUtil.getDistance(113.324553, 23.106414, 121.499718, 31.239703);
    System.out.println("distant2（m）：" + distance2);
}

运行单元测试，发现2种计算方式误差不大

distant1（m）：1212316.48
distant2（m）：1212391.2574948743

4.引用

• 探索地球两点间距离奥秘：深入剖析Geodesy和Geotools实现方法 - ByteZoneX社区
• Spring Boot集成geodesy实现距离计算 | Harries Blog™