如何将经纬度转换为x和y坐标系统？

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提问于 2025-04-18 12:23

我有一个文件，里面有一些经纬度的数值，我想用Python把这些经纬度转换成以公里为单位的x和y坐标。我想测量每个点之间的距离。

比如说，我把第一个经纬度点（51.58, -124.6）设定为我的坐标系中的(0,0)。接下来，我想找出其他点相对于这个原点的位置。比如，我想知道经纬度为51.56（纬度）和-123.64（经度）的点在(x,y)坐标系中对应的值，以公里为单位，依此类推处理文件中的其他点。

我想用Python来完成这个任务，有没有什么代码可以参考？

我在网上找到了一些网站，比如这个：

http://www.whoi.edu/marine/ndsf/cgi-bin/NDSFutility.cgi?form=0&from=LatLon&to=XY

这个网站正好可以做到我想做的事情，只是我不知道他们是怎么实现的。

坐标系统距离计算经纬度转换空间分析地理信息系统坐标系经纬度地图投影

6 个回答

你可以使用UTM：

pip install utm

这里有一个例子：

>>> import utm
>>> utm.from_latlon(51.2, 7.5)
(395201.3103811303, 5673135.241182375, 32, 'U')

返回的结果格式是 (东坐标, 北坐标, 区域编号, 区域字母)。

注意事项

它也可以和NumPy数组一起使用：

>>> utm.from_latlon(np.array([51.2, 49.0]), np.array([7.5, 8.4]))
(array([395201.31038113, 456114.59586214]),
 array([5673135.24118237, 5427629.20426126]),
 32,
 'U')

而且可以反向操作：

>>> utm.to_latlon(340000, 5710000, 32, 'U')
(51.51852098408468, 6.693872395145327)

回答于 2025-04-18 由 Python大师

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你可以通过大圆距离公式来计算GPS点之间的距离。纬度和经度是用一种叫做大地坐标系统的方式表示的，所以你不能简单地把它们转换成平面的2D网格，然后用普通的直线距离来计算。你可以把足够近的点转换成一个大致的网格，方法是选择一个任意的点，比如你的(X,Y)，把它当作原点（就像你做的那样），然后结合大圆距离和方位角来在平面上绘制这些点之间的关系，但这只是一个近似值。

回答于 2025-04-18 由 Python大师

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如果你要使用一个三维系统，这些函数会起到以下作用：

def arc_to_deg(arc):
    """convert spherical arc length [m] to great circle distance [deg]"""
    return float(arc)/6371/1000 * 180/math.pi

def deg_to_arc(deg):
    """convert great circle distance [deg] to spherical arc length [m]"""
    return float(deg)*6371*1000 * math.pi/180

def latlon_to_xyz(lat,lon):
    """Convert angluar to cartesian coordiantes

    latitude is the 90deg - zenith angle in range [-90;90]
    lonitude is the azimuthal angle in range [-180;180] 
    """
    r = 6371 # https://en.wikipedia.org/wiki/Earth_radius
    theta = math.pi/2 - math.radians(lat) 
    phi = math.radians(lon)
    x = r * math.sin(theta) * math.cos(phi) # bronstein (3.381a)
    y = r * math.sin(theta) * math.sin(phi)
    z = r * math.cos(theta)
    return [x,y,z]

def xyz_to_latlon (x,y,z):
    """Convert cartesian to angular lat/lon coordiantes"""
    r = math.sqrt(x**2 + y**2 + z**2)
    theta = math.asin(z/r) # https://stackoverflow.com/a/1185413/4933053
    phi = math.atan2(y,x)
    lat = math.degrees(theta)
    lon = math.degrees(phi)
    return [lat,lon]

回答于 2025-04-18 由 Python大师

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UTM投影是以米为单位的。所以你可以使用这个链接中的utm库：

https://pypi.python.org/pypi/utm

如果你在网上搜索“python 纬度经度转 UTM”，会找到好几个选项。

UTM区域的宽度是6度经度，从本初子午线的0度开始。每个UTM区域的起点在赤道（x轴），而y轴则在最西边的经度上。这使得坐标网格向北和向东都是正值。你可以根据这些结果计算你的距离。数值在UTM区域的中间位置最准确。

你还需要知道你原始的纬度和经度值是基于哪个基准面，并在转换时使用相同的基准面。

回答于 2025-04-18 由 Python大师

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下面的内容可以让你接近答案（结果以公里为单位）。如果你想要更精确的结果，就需要在数学上多花点功夫，比如可以参考一些给出的链接。

import math
dx = (lon1-lon2)*40000*math.cos((lat1+lat2)*math.pi/360)/360
dy = (lat1-lat2)*40000/360

变量名应该很明显。这段代码会给你

dx = 66.299 km (your link gives 66.577)
dy = 2.222 km (link gives 2.225)

一旦你选择了坐标（比如 lon1, lat1）作为起点，计算其他的XY坐标应该就很简单了。

需要注意的是，40,000这个数字是地球的周长，单位是公里（从极地测量）。这个计算能让你接近真实值。如果你查看你提供的链接的源代码（你可能需要多找找才能找到那个在单独文件中的javascript），你会发现他们使用了一个更复杂的公式：

function METERS_DEGLON(x)
{  
   with (Math)
   {
      var d2r=DEG_TO_RADIANS(x);
      return((111415.13 * cos(d2r))- (94.55 * cos(3.0*d2r)) + (0.12 * cos(5.0*d2r)));
   }
}

function METERS_DEGLAT(x)
{
   with (Math)
   {
      var d2r=DEG_TO_RADIANS(x);
      return(111132.09 - (566.05 * cos(2.0*d2r))+ (1.20 * cos(4.0*d2r)) - (0.002 * cos(6.0*d2r)));
   }
}

我觉得他们实际上考虑到了地球并不是一个完美的球体……不过即使如此，当你假设地球的某一部分可以看作平面时，还是会有一些误差。我相信他们的公式能让误差更小……

回答于 2025-04-18 由 Python大师

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