1

Здравствуйте. Допустим у меня есть 3 географические координаты заданные широтой и долготой, первые две из которых образуют дугу, а третья лежит за её пределами. Есть ли способ найти ближайшую точку на дуге к третьей точке и расстояние до неё?

6
  • способ безусловно есть. Если расстояние считать по дуге, то там будет такая же логика как и кратчайшее расстояние от точки до от отрезка. Нужно искать перпендикуляр. А можно просто сделать аккуратную проекцию. Ну или использовать тернарный поиск.
    – pavel
    Commented 26 окт. 2017 в 15:37
  • через две точки можно провести бесконечное количество дуг. не очень понятно, как они ее образуют. А через любые три можно провести окружность :)
    – splash58
    Commented 26 окт. 2017 в 15:39
  • Да, есть способ найти и так далее. Этот способ - изучить геометрию в объеме восьмого класса средней школы (или сейчас это уже девятый?).
    – user176262
    Commented 26 окт. 2017 в 16:33
  • @splash58, это не произвольная дуга, а сегмент окружности. Commented 26 окт. 2017 в 22:40
  • @Arhad хорошо, сформулируем так: через две точки можно провести бесконечное количество окружностей. Центры которых лежат на прямой, перпендикулярной и проходящей через центр отрезка, соединяющего точки
    – splash58
    Commented 27 окт. 2017 в 5:58

2 ответа 2

1

Ну вот вам наброски.

Для вычислений перейдите в декартову систему координат, вычислять в терминах широты и долготы ужасно неудобно.

Ближайшая (то есть нужная вам) точка лежит в плоскости, перпендикулярной дуге и проходящей через третью точку, не лежащую на этой дуге.

Точки

A, B и C — данные точки, X — искомая. Упомянутая плоскость закрашена голубым.

Перпендикуляр дуги окружности всегда «смотрит» от центра O этой окружности. Благодаря этому плоскость, перпендикулярная дуге, всегда проходит через этот центр.

Чтобы найти эту плоскость, вам нужно найти два лежащих в ней вектора, а затем найти с помощью их векторного произведения нормаль (перпендикуляр) к этой плоскости. Пусть этими векторами будут:

  • радиус-вектор третьей точки,

  • нормаль к дуге. Её можно посчитать как векторное произведение радиус-векторов точек A и B, лежащих на дуге.

Вектора

RA, RB RC — радиус-вектора точек A, B и C соответственно, N — нормаль к дуге. К слову, N может смотреть и в другую сторону (это зависит от порядка множителей в векторном произведении), но в целом это не имеет значения.

Стоит отметить, что мы не будем выражать уравнение плоскости. Нам необходима только её нормаль.

Теперь построим ещё одну плоскость, проходящую через дугу и центр, и найдём линию пересечения этих двух плоскостей (на первом рисунке это линия OX). Плоскости заведомо перпендикулярны (так как заведомо перпендикулярны лежащие в каждой из них CX и AB), поэтому направление прямой пересечения можно найти через векторное произведение их нормалей; в качестве же свободного члена уравнения этой прямой можно взять центр сферы O.

Теперь, отойдя от O вдоль OX на расстояние радиуса сферы, вы получите искомую точку. Точнее, две, так как вдоль OX можно идти в двух направлениях.

Осталось выяснить, какая из этих точек нам нужна. Если на дуге AB лежит только одна из них, то ответ очевиден. В случае же, когда на дуге лежат обе точки, придётся сравнивать расстояния и находить минимум.

14
  • Хотелось бы почитать комментарии минусующего.
    – VladD
    Commented 27 окт. 2017 в 8:48
  • Скорее всего минусанули за сложность формулировок. Сейчас постараюсь исправить ситуацию. Commented 27 окт. 2017 в 8:51
  • @Arhad: А, ну как бы да, если подробно расписывать, то будет длинно, а мне лень. А готовый код писать я не буду, понятно.
    – VladD
    Commented 27 окт. 2017 в 8:52
  • Выложил наполовину откорректированный текст. Просто большинство плохо воспринимают длинные простыни со сложноподчинёнными предложениями. Плюс пространственное мышление не у всех развито. Commented 27 окт. 2017 в 9:20
  • @VladD вы наверное не учили сферическую тригонометрию :)
    – Barmaley
    Commented 27 окт. 2017 в 9:26
1

Это типичная задача из сферической тригонометрии - то есть когда точки/линии находятся на поверхности сферы, а не на плоскости.

Общий паттерн решения задач сферической тригонометрии следующий:

  1. Переносите решение на планиметрию (то есть на плоскости)
  2. Решаете ее с помощью обычных средств с применением теоремы синусов и косинусов
  3. Далее возвращаетесь на сферу и заменяете плоские теоремы синусов и косинусов на их сферические аналоги: сферическая теорема косинусов и сферическая теорема синусов

То есть у вас есть отрезок и точка. Надо опустить на этот отрезок высоту и понять где высота пересекает отрезок - это и будет искомая точка. Задачка для школьника... Только надо помнить, что нельзя пользоваться некоторыми планиметрическими теоремами - например, на плоскости сумма углов треугольника всегда 180, а на сфере нет - там есть т.н. сферический избыток.

В общем как то так.

Ваш ответ

Нажимая «Отправить ответ», вы соглашаетесь с условиями пользования и подтверждаете, что прочитали политику конфиденциальности.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.