java - 关于Spatial4J中距离计算的一个问题

Question

我对距离计算很困惑。

我使用这个网站作为引用: https://www.omnicalculator.com/other/latitude-longitude-distance

然后我从这里得到了距离计算(haversine)的实现: https://tutorialspoint.dev/algorithm/geometric-algorithms/program-distance-two-points-earth

我想将其与 Spatial4J 的各种不同实现进行比较。

我正在使用这些坐标来测试:

Point 1: 40.688939, -74.04455
Point 2: 40.746853, -73.985633

我发现计算这两点之间距离的不同方法之间存在很大差异。

首先，我主要担心的是网站(omnicalculator)和 tutorialspoint 的实现在距离上完全一致:8.132 km

但我的 Spatial4J 计算没有一个与该数字一致。最接近它的是 CartesianDistCalc 在 8.262 km 处的实现。 tutorialspoint 演示代码声称使用了 haversine，但 Spatial4J haversine DistCalc 实现的输出在 7.313 km 处相距甚远。

但是有人可以向我解释这些差异的来源以及“正确”差异是什么吗？

下面是我的实验代码:

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.locationtech.spatial4j.context.SpatialContext;
import org.locationtech.spatial4j.distance.CartesianDistCalc;
import org.locationtech.spatial4j.distance.GeodesicSphereDistCalc;

class GeodesicCalculationTest {
    @Test
    void testGeodesicCalculations(){
        SpatialContext ctx = SpatialContext.GEO;

        var startPoint = ctx.getShapeFactory().pointLatLon(40.688939, -74.04455);
        var endPoint = ctx.getShapeFactory().pointLatLon(40.746853, -73.985633);

        System.out.println("GEO spatial context:         " + ctx.calcDistance(startPoint, endPoint) * 100);
        System.out.println("Haversine:                   " + new GeodesicSphereDistCalc.Haversine().distance(startPoint, endPoint) * 100);
        System.out.println("Law of cosine:               " + new GeodesicSphereDistCalc.LawOfCosines().distance(startPoint, endPoint) * 100);
        System.out.println("Vincenty:                    " + new GeodesicSphereDistCalc.Vincenty().distance(startPoint, endPoint) * 100);
        System.out.println("Cartesian:                   " + new CartesianDistCalc().distance(startPoint, endPoint) * 100);
        System.out.println("Tutorials Point (haversine): " + distance(startPoint.getLat(), endPoint.getLat(), startPoint.getLon(), endPoint.getLon()));
    }

    public static double distance(double lat1, double lat2, double lon1, double lon2) {
        // The math module contains a function
        // named toRadians which converts from
        // degrees to radians.
        lon1 = Math.toRadians(lon1);
        lon2 = Math.toRadians(lon2);
        lat1 = Math.toRadians(lat1);
        lat2 = Math.toRadians(lat2);

        // Haversine formula
        double dlon = lon2 - lon1;
        double dlat = lat2 - lat1;
        double a = Math.pow(Math.sin(dlat / 2), 2)
                + Math.cos(lat1) * Math.cos(lat2)
                * Math.pow(Math.sin(dlon / 2),2);

        double c = 2 * Math.asin(Math.sqrt(a));

        // Radius of earth in kilometers. Use 3956
        // for miles
        double r = 6371;

        // calculate the result
        return(c * r);
    }
}

运行结果:

GEO spatial context:         7.31307025220976
Haversine:                   7.31307025220976
Law of cosine:               7.313070251733588
Vincenty:                    7.3130702522095286
Cartesian:                   8.261503667613857
Tutorials Point (haversine): 8.131763102409689

我将 Spatial4J 计算乘以 100，这也让我感到困惑...Spatial4J 给我的答案是 1/100 公里真的没有意义吗？？？

我意识到我一定是做错了什么或者完全误解了这里的某些前提。如果能帮助我理解那是什么，我将不胜感激。

Answer 1

SpatialContext.calcDistance(Point p, Point p2) 的结果以度为单位。要将这些度数转换为公里，您需要将其乘以常量 DistanceUtils.DEG_TO_KM

SpatialContext ctx = SpatialContext.GEO;
var startPoint = ctx.getShapeFactory().pointLatLon(40.688939, -74.04455);
var endPoint = ctx.getShapeFactory().pointLatLon(40.746853, -73.985633);
double distanceInDegrees = ctx.calcDistance(startPoint, endPoint);
double distanceInKm = distanceInDegrees * DistanceUtils.DEG_TO_KM;
System.out.println("GEO spatial context:         " + distanceInKm);

这给你输出:

GEO spatial context:         8.131774297975046

这与您的示例非常接近

Tutorials Point (haversine): 8.131763102409689

差异是因为 Spatial4j 使用值 6371.0087714 作为以公里为单位的地球半径，而在您的示例中您使用的是 6371。