Java根据坐标经纬度计算两点距离（5种方法）、校验经纬度是否在圆/多边形区域内的算法推荐
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前言
在开发项目中会用到根据两点坐标计算之间距离的算法，网上也找了很多的方法，多多少少会存在一些问题的。以下方法已经在我本地运行通过，利用百度地图拾取坐标系统和百度地图测距工具进行测试，现将其整理了一下。以供大家参考：
一、根据坐标经纬度计算两点距离
1.方法一
package com.test.java.util;public class PositionUtil { private static final double EQUATOR_RADIUS = 6378137; public static double getDistance1(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) { // 纬度 double lat1 = Math.toRadians(latitude1); double lat2 = Math.toRadians(latitude2); // 经度 double lon1 = Math.toRadians(longitude1); double lon2 = Math.toRadians(longitude2); // 纬度之差 double a = lat1 - lat2; // 经度之差 double b = lon1 - lon2; // 计算两点距离的公式 double s = 2 * Math.asin(Math.sqrt(Math.pow(Math.sin(a / 2), 2) + Math.cos(lat1) * Math.cos(lat2) * Math.pow(Math.sin(b / 2), 2))); // 弧长乘赤道半径, 返回单位: 米 s = s * EQUATOR_RADIUS; return s; }}2.方法二
package com.test.java.util;public class PositionUtil { private static final double EARTH_AVG_RADIUS = 6371000; public static double getDistance3(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) { // 经纬度（角度）转弧度。弧度作为作参数，用以调用Math.cos和Math.sin // A经弧度 double radiansAX = Math.toRadians(longitude1); // A纬弧度 double radiansAY = Math.toRadians(latitude1); // B经弧度 double radiansBX = Math.toRadians(longitude2); // B纬弧度 double radiansBY = Math.toRadians(latitude2); // 公式中“cosβ1cosβ2cos（α1-α2）+sinβ1sinβ2”的部分，得到∠AOB的cos值 double cos = Math.cos(radiansAY) * Math.cos(radiansBY) * Math.cos(radiansAX - radiansBX) + Math.sin(radiansAY) * Math.sin(radiansBY); // System.out.println("cos = " + cos); // 值域[-1,1] // 反余弦值 double acos = Math.acos(cos); // System.out.println("acos = " + acos); // 值域[0,π] // System.out.println("∠AOB = " + Math.toDegrees(acos)); // 球心角 值域[0,180] // 最终结果 return EARTH_AVG_RADIUS * acos; }}3.方法三
基于谷歌地图的计算公式计算距离
package com.test.java.util;public class PositionUtil { private static final double EARTH_AVG_RADIUS = 6371000; private static double rad(double d) { return d * Math.PI / 180.0; } public static double getDistance2(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) { double radLat1 = rad(latitude1); double radLat2 = rad(latitude2); double a = radLat1 - radLat2; double b = rad(longitude1) - rad(longitude2); double s = 2 * Math.asin(Math.sqrt(Math.pow(Math.sin(a / 2), 2) + Math.cos(radLat1) * Math.cos(radLat2) * Math.pow(Math.sin(b / 2), 2))); s = s * EARTH_AVG_RADIUS; s = Math.round(s * 10000d) / 10000d; return s; }}4.方法四
基于高德地图
package com.test.java.util;public class PositionUtil { public static Double getDistance4(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) { if (longitude1 == 0 || latitude1 == 0 || latitude2 == 0 || longitude2 == 0) { return -1.0; } longitude1 *= 0.01745329251994329; latitude1 *= 0.01745329251994329; longitude2 *= 0.01745329251994329; latitude2 *= 0.01745329251994329; double var1 = Math.sin(longitude1); double var2 = Math.sin(latitude1); double var3 = Math.cos(longitude1); double var4 = Math.cos(latitude1); double var5 = Math.sin(longitude2); double var6 = Math.sin(latitude2); double var7 = Math.cos(longitude2); double var8 = Math.cos(latitude2); double[] var10 = new double[3]; double[] var20 = new double[3]; var10[0] = var4 * var3; var10[1] = var4 * var1; var10[2] = var2; var20[0] = var8 * var7; var20[1] = var8 * var5; var20[2] = var6; return Math.asin(Math.sqrt((var10[0] - var20[0]) * (var10[0] - var20[0]) + (var10[1] - var20[1]) * (var10[1] - var20[1]) + (var10[2] - var20[2]) * (var10[2] - var20[2])) / 2.0) * 1.27420015798544E7; // 结果四舍五入 保留2位小数 //return new BigDecimal(distance).setScale(2, RoundingMode.HALF_UP).doubleValue(); }}5.方法五
该方法是利用第三方jar包计算
5.1 POM引入第三方依赖
org.gavaghan geodesy 1.1.3 5.2 代码
package com.test.java.util;import org.gavaghan.geodesy.Ellipsoid;import org.gavaghan.geodesy.GeodeticCalculator;import org.gavaghan.geodesy.GeodeticCurve;import org.gavaghan.geodesy.GlobalCoordinates;public class PositionUtil { public static double getDistance4(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2, Ellipsoid ellipsoid) { // 创建GeodeticCalculator，调用计算方法，传入坐标系、经纬度用于计算距离 GlobalCoordinates firstPoint = new GlobalCoordinates(latitude1, longitude1); GlobalCoordinates secondPoint = new GlobalCoordinates(latitude2, longitude2); GeodeticCurve geoCurve = new GeodeticCalculator().calculateGeodeticCurve(ellipsoid, firstPoint, secondPoint); return geoCurve.getEllipsoidalDistance(); }}6.测试结果对比
这里我直接一起调用者4种方法，这样看结果也更加直观些。
public static void main(String[] args) { double longitude1 = 117.344733; double latitude1 = 31.912334; double longitude2 = 117.272186; double latitude2 = 31.79422; double distance1 = PositionUtil.getDistance1(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2); double distance2 = PositionUtil.getDistance2(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2); double distance3 = PositionUtil.getDistance3(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2); double distance4 = PositionUtil.getDistance4(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2); double distance5 = PositionUtil.getDistance4(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2, Ellipsoid.Sphere); double distance6 = PositionUtil.getDistance4(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2, Ellipsoid.WGS84); System.out.println("方法1算出的距离：" + distance1); System.out.println("方法2算出的距离：" + distance2); System.out.println("方法3算出的距离：" + distance3); System.out.println("方法4算出的距离：" + distance4); System.out.println("方法4-Sphere算出的距离：" + distance5); System.out.println("方法4-WGS84算出的距离：" + distance6); }
可以看出，这几个方法算出的距离误差相对较小。而且main方法中提供的测试数据也是我自身的真实数据，结合百度地图的测距工具进行的测试。有需要的小伙伴，可以自行选择合适的方法。
二、校验经纬度是否在制定区域内
怎么样判断一个坐标点在指定的区域内？其中区域又会分为：圆，多边形和不规则的多边形。
1.判断一个坐标是否在圆形区域内
计算这个坐标点和圆心之间的距离，然后跟圆的半径进行比较，如果比半径大，就不在圆形区域内，如果小于等于圆的半径，则该坐标点在圆形区域内。
package com.test.java.util;import org.apache.commons.lang3.StringUtils;public class PositionUtil { private static final double EQUATOR_RADIUS = 6378137; public static double getDistance1(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) { // 纬度 double lat1 = Math.toRadians(latitude1); double lat2 = Math.toRadians(latitude2); // 经度 double lon1 = Math.toRadians(longitude1); double lon2 = Math.toRadians(longitude2); // 纬度之差 double a = lat1 - lat2; // 经度之差 double b = lon1 - lon2; // 计算两点距离的公式 double s = 2 * Math.asin(Math.sqrt(Math.pow(Math.sin(a / 2), 2) + Math.cos(lat1) * Math.cos(lat2) * Math.pow(Math.sin(b / 2), 2))); // 弧长乘赤道半径, 返回单位: 米 s = s * EQUATOR_RADIUS; return s; } public static boolean isInCircle(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2, String radius) { if (StringUtils.isBlank(radius)) { throw new RuntimeException("请输入范围半径"); } return getDistance1(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2) > Double.parseDouble(radius); }}2.判断一个坐标是否在一个多边形区域内
这里用到JAVA的一个类GeneralPath（由直线和二次和三次（B？zier）曲线构成的几何路径。 它可以包含多个子路径）使用这个类，结合传入的各顶点参数，画一个几何图形，并通过它自身的contains方法，判断该点是否在这个几何图形内。
package com.test.java.util;import org.apache.commons.lang3.StringUtils;import java.awt.geom.GeneralPath;import java.awt.geom.Point2D;import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class PositionUtil { public static boolean isInPolygon(double pointLon, double pointLat, double[] lon, double[] lat) { // 将要判断的横纵坐标组成一个点 Point2D.Double point = new Point2D.Double(pointLon, pointLat); // 将区域各顶点的横纵坐标放到一个点集合里面 List pointList = new ArrayList<>(); double polygonPointToX; double polygonPointToY; for (int i = 0; i < lon.length; i++) { polygonPointToX = lon[i]; polygonPointToY = lat[i]; Point2D.Double polygonPoint = new Point2D.Double(polygonPointToX, polygonPointToY); pointList.add(polygonPoint); } return check(point, pointList); } private static boolean check(Point2D.Double point, List polygon) { GeneralPath generalPath = new GeneralPath(); Point2D.Double first = polygon.get(0); // 通过移动到指定坐标（以双精度指定），将一个点添加到路径中 generalPath.moveTo(first.x, first.y); polygon.remove(0); for (Point2D.Double d : polygon) { // 通过绘制一条从当前坐标到新指定坐标（以双精度指定）的直线，将一个点添加到路径中。 generalPath.lineTo(d.x, d.y); } // 将几何多边形封闭 generalPath.lineTo(first.x, first.y); generalPath.closePath(); // 测试指定的 Point2D 是否在 Shape 的边界内。 return generalPath.contains(point); }} 3.结果
public static void main(String[] args) { double distance1 = PositionUtil.getDistance1(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2); System.out.println("坐标与圆心的距离：" + distance1); String radius1 = "10000"; boolean inCircle1 = PositionUtil.isInCircle(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2, radius1); System.out.println("校验坐标是否在圆形范围内：" + inCircle1); String radius = "15000"; boolean inCircle2 = PositionUtil.isInCircle(longitude1, latitude1, longitude2, latitude2, radius); System.out.println("校验坐标是否在圆形范围内：" + inCircle2); double pointLon = 117.274984; double pointLat = 31.790718; // 坐标在多边形范围内的参数： double[] lon = {117.272559, 117.276224, 117.278649, 117.273924}; double[] lat = {31.791247, 31.792812, 31.78982, 31.788539}; // 坐标在多边形范围外的参数： double[] lon1 = {117.291001, 117.299705, 117.298035, 117.291216}; double[] lat1 = {31.806576, 31.806814, 31.802319, 31.802196}; boolean a = PositionUtil.isInPolygon(pointLon, pointLat, lon, lat); boolean b = PositionUtil.isInPolygon(pointLon, pointLat, lon1, lat1); System.out.println("校验坐标是否在多边形范围内:" + a); System.out.println("校验坐标是否在多边形范围内:" + b); } 
总结
这样的计算方式得到的距离并非是真实的距离，可以说是逻辑距离（直线距离），但其距离也已经很准确。不过毕竟是通过逻辑计算得到的距离，若要求高准确性的距离信息的话，还是借助第三方的地图api接口获取比较合适。
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