方位角・两点间距离计算(经纬度)
输入两个地点的经纬度,即可通过Haversine公式计算大圆距离(最短距离),以及从出发点看向到达点的方位角(与正北方向的夹角)。
什么是方位角与大圆距离
地球上两点之间的最短路径,并不是地图上的一条直线,而是沿球面弯曲的曲线,这条路径称为大圆航线,其长度就是大圆距离。方位角则表示站在出发点时,目的地相对于正北方向的夹角。只需输入两点的经纬度,本工具即可同时算出方位角、大圆距离,以及从到达点看回出发点的反方位角。
在长距离路线中,沿大圆航线前进时行进方向会逐渐变化,因此这里显示的方位角只是出发时刻的数值,与到达时的实际朝向并不相同。基于同样的原因,反方位角也不会正好是正方位角旋转180度后的结果,两点经度差越大,这种偏差就越明显。
方位角与大圆距离的计算步骤
- 输入出发点的经纬度 请使用十进制格式。南半球请输入负纬度,西经地区请输入负经度。
- 输入到达点的经纬度 以相同格式输入目的地坐标。在地图服务中右键点击某地点即可获取坐标。
- 查看计算结果 页面会显示方位角、大圆距离与反方位角,方位角旁还会附上北北东等方位名称。
用好本工具的小技巧
- 此处显示的方位角是「出发点的初始方位角」,即出发时罗盘所指的方向。长距离路线沿大圆航线前进时方向会逐渐变化,因此到达时的方位角与出发时不同。
- 反方位角(从到达点看出发点的方向)不一定正好是正方位角旋转180度。由于地球是球体,两点经度差越大,这种偏差就越明显。
- 请以十进制度数格式输入经纬度(例如东京站为35.6812, 139.7671)。度分秒格式需先转换为十进制。
- 南半球地点请输入负纬度,西经地点请输入负经度。
方位角与距离计算的应用场景
查询两座城市间的距离
直观了解航班的大致距离,或理解时差产生的背景。可以看到与地图直觉不同的真实最短距离。
确定天线的朝向
输入目标电台或卫星的坐标,即可求出从安装地点看去的方位角,可用于定向天线的调整。
用于地理学习
通过实际数值,直观理解大圆航线为何在地图上呈现为曲线,建立对球面距离的感性认识。
户外活动中确认方向
根据当前位置与目的地坐标即可得知应前进的方向,可作为地图与指南针配合使用时的参考。
方位角与测地学术语
- 方位角
- 以正北为0度、顺时针测量的方向角度。90度为东,180度为南,270度为西。
- 大圆距离
- 球面上两点之间最短路径的长度,与平面地图上测得的直线距离并不一致。
- 反方位角
- 从到达点看回出发点的方位角。由于地球是球体,它不一定正好是正方位角旋转180度后的结果。
- Haversine公式
- 将地球视为球体来计算两点间距离的公式,计算量小,同时具备实用上足够的精度。
- 正北
- 地球自转轴所指的方向,与指南针所指的磁北存在因地而异的偏差。
常见问题
闲话 ― 为什么「最短距离」看起来不是直线
在世界地图(墨卡托投影)上用直线连接东京和纽约,这条线看起来几乎正朝东方延伸。但实际的最短路径(大圆航线)却是经过阿拉斯加和加拿大北部上空、在地图上大幅向北弯曲的曲线。这正是地图投影法的本质局限所致:将球形地球投影到平面地图上时,必须在面积、角度、距离三者中至少牺牲一项的准确性。
航空公司从东京飞往纽约时,有时会选择接近这条大圆航线的路线。球面上的最短距离往往比平面地图上的直线距离更短,从燃油成本角度而言是重要的选择依据。不过实际航线还要考虑北大西洋强劲的西风急流以及领空・空管等限制,因此与教科书式的大圆航线并不完全一致。
方位角(方位)这一概念,在没有GPS的时代对航海和测量尤为重要。用六分仪测量北极星或太阳的高度角,再用磁罗盘确认方向,进而计算当前位置与目的地之间的方位角与距离——这种「天文导航」,从大航海时代一直到20世纪后期GPS实用化之前,都是船舶确定自身位置的基本手段。