什么是大圆距离与方位角计算器?
这是一款通用的大地测量工具,可计算地球上两点之间的最短距离(即大圆距离),以及从 A 点指向 B 点的初始方位角(罗盘方位)。它把地球当作一个球体来建模,因此不针对任何特定国家或地区,全球通用。坐标请以十进制度(decimal degrees)形式输入:东经和北纬为正值,西经和南纬则需输入为负值。
使用方法
分别以十进制度输入 A 点和 B 点的经度与纬度,并设置地球半径 \(r\)(单位:公里)。默认值 6378.137 公里是 WGS-84 标准下的赤道半径;许多资料则采用平均半径 6371.0 公里,若想使用这个惯用值,直接填入即可。点击"计算"后,即可看到以公里表示的距离、以正北方向顺时针起算的方位角(单位:度),以及对应的 16 方位罗盘标注。
公式详解
先把所有坐标换算为弧度。设 \(\Delta\lambda\) 为经度差。中心角为
$$\Delta\sigma = \arccos\left(\sin\varphi_1 \sin\varphi_2 + \cos\varphi_1 \cos\varphi_2 \cos\Delta\lambda\right)$$距离即为 \(r\cdot\Delta\sigma\)。初始方位角则用
$$\theta = \operatorname{atan2}\!\big(\sin\Delta\lambda \cos\varphi_2,\ \cos\varphi_1 \sin\varphi_2 - \sin\varphi_1 \cos\varphi_2 \cos\Delta\lambda\big)$$计算,再换算为度并归一化到 0 至 360 度区间内。
实例演算
以从东京(经度 139.74477,纬度 35.6544)到麦加(经度 39.8261,纬度 21.4225)为例,取 \(r = 6378.137\) 公里:中心角约为 1.4876 弧度,对应距离约
$$6378.137 \times 1.4876 \approx 9491 \text{ 公里}$$方位角约为 293 度,即西北偏西(WNW)——这正是从东京指向麦加的方向。
常见问题
为什么我的结果和 Google 地图略有出入?本工具采用球面地球模型(单一半径)。而像 Vincenty 这类基于椭球体的算法,结果差异最多可达约 0.3%。
我该用哪个半径值?若采用常见的平均半径惯例,请用 6371 公里;若需 WGS-84 赤道半径,则用 6378.137 公里。
为什么两点相同时方位角是空白的?当 A、B 两点重合时,距离为零,方位角在数学上也就无法定义了。