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pyproj 库中 Geod 类讲解

news 来源：原创 2025/6/19 22:49:42

geod.inv 是 pyproj 库中 Geod 类的一个核心方法，用于执行逆地理问题（Inverse Geodetic Problem）的计算，即根据两个地理坐标点（经纬度）计算它们之间的前向方位角、后向方位角和测地线距离。以下是其详细解析

1. 函数签名

from pyproj import Geod

# 创建 Geod 对象（需指定地球椭球模型）
geod = Geod(ellps="WGS84")  # 默认使用 WGS84 椭球体

# 调用方法
forward_azimuth, back_azimuth, distance = geod.inv(lon1, lat1, lon2, lat2)

2. 参数说明

参数	类型	说明
lon1	float	第一个点的经度（单位：度，范围：-180 到 180 或 0 到 360）
lat1	float	第一个点的纬度（单位：度，范围：-90 到 90）
lon2	float	第二个点的经度（单位：度，范围：-180 到 180 或 0 到 360）
lat2	float	第二个点的纬度（单位：度，范围：-90 到 90）

3.返回值

返回值	类型	说明
forward_azimuth	float	从第一个点到第二个点的前向方位角（单位：度，范围：0° 到 360°）
back_azimuth	float	从第二个点返回到第一个点的后向方位角（单位：度，范围：0° 到 360°
distance	float	两点之间的测地线距离（单位：米）

4.方位角定义

前向方位角 (forward_azimuth)：
从第一个点出发，指向第二个点的方向角度。
- 0° 表示正北方向，90° 为正东，180° 为正南，270° 为正西。
后向方位角 (back_azimuth)：
从第二个点返回第一个点的方向角度，与前向方位角互补（±180°）

5.使用示例

计算北京到上海的方位角和距离

from pyproj import Geod

# 初始化 Geod 对象
geod = Geod(ellps="WGS84")

# 北京天安门的坐标 (lon1, lat1)
beijing = (116.3975, 39.9085)

# 上海东方明珠的坐标 (lon2, lat2)
shanghai = (121.4997, 31.2397)

# 计算逆解
forward_az, back_az, distance = geod.inv(beijing[0], beijing[1], shanghai[0], shanghai[1])

print(f"前向方位角: {forward_az:.2f}°")  # 输出: 约 109.39°
print(f"后向方位角: {back_az:.2f}°")     # 输出: 约 290.62°
print(f"距离: {distance / 1000:.2f} 公里")  # 输出: 约 1076.06 公里

6.关键注意事项

椭球模型的选择：
不同椭球模型（如 WGS84、GRS80）会影响计算结果精度。默认使用 WGS84，适用于 GPS 数据。
输入顺序：
第一个点是起点，第二个点是终点，顺序颠倒会导致方位角反转。
坐标范围：
- 经度（lon）可以是 **-180 到 180** 或 0 到 360，但建议统一范围。
- 纬度（lat）必须是 **-90 到 90**，超出范围会抛出异常。
重合点的处理：
如果两点重合，distance 为 0，但方位角可能为 NaN（需代码容错）