python如何把经纬度转化为小数

使用Python将经纬度转换为小数的方法主要包括：使用度、分、秒 (DMS) 格式，通过正负号来表示南北纬和东西经、使用正则表达式进行格式化。 其中，最常用的方法是利用度、分、秒格式进行转换。首先将度、分、秒分别解析出来，然后将它们按照公式转换为小数形式。具体步骤如下：

def dms_to_decimal(degrees, minutes, seconds, direction):
    decimal = degrees + minutes / 60 + seconds / 3600
    if direction in ['S', 'W']:
        decimal *= -1
    return decimal

这种方法非常有效，特别是当你的经纬度数据以度、分、秒格式存储时。接下来，我们将详细探讨如何使用Python将经纬度转换为小数形式，并扩展这一方法以处理各种输入格式。

一、度、分、秒（DMS）格式到小数格式

度、分、秒（DMS）格式是地理坐标的一种常见表示方法。度表示整数部分，分表示小数点后的第一部分，秒表示小数点后的第二部分。将DMS格式转换为小数格式的步骤如下：

1. 提取度、分、秒

首先，我们需要从字符串中提取度、分和秒。假设我们有一个字符串表示经纬度，例如“40°26'46"N”，我们需要将40、26和46分别提取出来。

import re
def parse_dms(dms_str):
    parts = re.split('[^\d\w]+', dms_str)
    degrees = int(parts[0])
    minutes = int(parts[1])
    seconds = int(parts[2])
    direction = parts[3]
    return degrees, minutes, seconds, direction

2. 转换为小数

提取完度、分、秒后，我们可以将它们转换为小数格式。公式如下：

def dms_to_decimal(degrees, minutes, seconds, direction):
    decimal = degrees + minutes / 60 + seconds / 3600
    if direction in ['S', 'W']:
        decimal *= -1
    return decimal

3. 整合

将上述两个函数整合起来，我们可以得到一个完整的转换流程：

def convert_dms_to_decimal(dms_str):
    degrees, minutes, seconds, direction = parse_dms(dms_str)
    return dms_to_decimal(degrees, minutes, seconds, direction)

4. 示例

latitude = "40°26'46\"N"
longitude = "79°58'56\"W"
lat_decimal = convert_dms_to_decimal(latitude)
lon_decimal = convert_dms_to_decimal(longitude)
print("Latitude in decimal:", lat_decimal)
print("Longitude in decimal:", lon_decimal)

二、处理其他格式的经纬度

有时候，经纬度数据可能以不同的格式存储，例如十进制格式、度和小数格式等。我们可以扩展上述方法来处理这些格式。

1. 十进制格式

如果经纬度已经是十进制格式，我们只需要将其直接解析为浮点数即可：

def parse_decimal(decimal_str):
    return float(decimal_str)

2. 度和小数格式

如果经纬度以度和小数表示，例如“40.446 N”，我们可以使用类似的方法来解析：

def parse_degree_decimal(degree_decimal_str):
    parts = degree_decimal_str.split()
    decimal = float(parts[0])
    direction = parts[1]
    if direction in ['S', 'W']:
        decimal *= -1
    return decimal

3. 综合处理

我们可以编写一个综合函数来处理不同格式的经纬度：

def convert_to_decimal(coord_str):
    if '°' in coord_str:
        return convert_dms_to_decimal(coord_str)
    elif ' ' in coord_str:
        return parse_degree_decimal(coord_str)
    else:
        return parse_decimal(coord_str)

4. 示例

latitude = "40°26'46\"N"
longitude = "79°58'56\"W"
lat_decimal = convert_to_decimal(latitude)
lon_decimal = convert_to_decimal(longitude)
print("Latitude in decimal:", lat_decimal)
print("Longitude in decimal:", lon_decimal)
latitude = "40.446 N"
longitude = "79.982 W"
lat_decimal = convert_to_decimal(latitude)
lon_decimal = convert_to_decimal(longitude)
print("Latitude in decimal:", lat_decimal)
print("Longitude in decimal:", lon_decimal)

三、使用外部库进行转换

除了手动编写解析和转换函数外，我们还可以使用一些外部库来简化工作。例如，geopy库提供了方便的工具来处理地理坐标。

1. 安装geopy

pip install geopy

2. 使用geopy进行转换

from geopy.point import Point
def convert_using_geopy(coord_str):
    point = Point(coord_str)
    return point.latitude, point.longitude
latitude = "40°26'46\"N"
longitude = "79°58'56\"W"
lat_decimal, lon_decimal = convert_using_geopy(f"{latitude} {longitude}")
print("Latitude in decimal:", lat_decimal)
print("Longitude in decimal:", lon_decimal)

geopy库不仅可以处理DMS格式，还可以处理度和小数格式以及十进制格式。使用这种库可以显著简化代码，并减少手动解析和转换的复杂性。

四、处理异常和错误

在实际应用中，经纬度数据可能存在各种异常和错误，例如缺失的方向标志、不完整的数据等。我们需要编写代码来处理这些情况。

1. 检查输入格式

我们可以编写函数来检查输入的格式是否正确。如果格式不正确，可以抛出异常或返回错误消息。

def validate_coord_str(coord_str):
    if not any(char.isdigit() for char in coord_str):
        raise ValueError("Invalid coordinate string: missing numerical values")
    if not any(char in 'NSEW' for char in coord_str):
        raise ValueError("Invalid coordinate string: missing direction (N, S, E, W)")
def convert_to_decimal_with_validation(coord_str):
    validate_coord_str(coord_str)
    return convert_to_decimal(coord_str)

2. 处理异常

在调用转换函数时，我们可以捕获异常并进行处理。例如：

def safe_convert_to_decimal(coord_str):
    try:
        return convert_to_decimal_with_validation(coord_str)
    except ValueError as e:
        print(f"Error: {e}")
        return None
latitude = "40°26'46\"N"
longitude = "invalid_data"
lat_decimal = safe_convert_to_decimal(latitude)
lon_decimal = safe_convert_to_decimal(longitude)
print("Latitude in decimal:", lat_decimal)
print("Longitude in decimal:", lon_decimal)

通过这种方式，我们可以确保在处理不正确的输入时不会导致程序崩溃，并且可以提供有用的错误消息来帮助调试和修正问题。

五、应用示例

最后，我们将所有方法整合到一个综合示例中，以展示如何处理不同格式的经纬度数据并将其转换为小数格式。

import re
from geopy.point import Point
def parse_dms(dms_str):
    parts = re.split('[^\d\w]+', dms_str)
    degrees = int(parts[0])
    minutes = int(parts[1])
    seconds = int(parts[2])
    direction = parts[3]
    return degrees, minutes, seconds, direction
def dms_to_decimal(degrees, minutes, seconds, direction):
    decimal = degrees + minutes / 60 + seconds / 3600
    if direction in ['S', 'W']:
        decimal *= -1
    return decimal
def convert_dms_to_decimal(dms_str):
    degrees, minutes, seconds, direction = parse_dms(dms_str)
    return dms_to_decimal(degrees, minutes, seconds, direction)
def parse_decimal(decimal_str):
    return float(decimal_str)
def parse_degree_decimal(degree_decimal_str):
    parts = degree_decimal_str.split()
    decimal = float(parts[0])
    direction = parts[1]
    if direction in ['S', 'W']:
        decimal *= -1
    return decimal
def convert_to_decimal(coord_str):
    if '°' in coord_str:
        return convert_dms_to_decimal(coord_str)
    elif ' ' in coord_str:
        return parse_degree_decimal(coord_str)
    else:
        return parse_decimal(coord_str)
def validate_coord_str(coord_str):
    if not any(char.isdigit() for char in coord_str):
        raise ValueError("Invalid coordinate string: missing numerical values")
    if not any(char in 'NSEW' for char in coord_str):
        raise ValueError("Invalid coordinate string: missing direction (N, S, E, W)")
def convert_to_decimal_with_validation(coord_str):
    validate_coord_str(coord_str)
    return convert_to_decimal(coord_str)
def safe_convert_to_decimal(coord_str):
    try:
        return convert_to_decimal_with_validation(coord_str)
    except ValueError as e:
        print(f"Error: {e}")
        return None
latitude = "40°26'46\"N"
longitude = "79°58'56\"W"
lat_decimal = safe_convert_to_decimal(latitude)
lon_decimal = safe_convert_to_decimal(longitude)
print("Latitude in decimal:", lat_decimal)
print("Longitude in decimal:", lon_decimal)
latitude = "40.446 N"
longitude = "79.982 W"
lat_decimal = safe_convert_to_decimal(latitude)
lon_decimal = safe_convert_to_decimal(longitude)
print("Latitude in decimal:", lat_decimal)
print("Longitude in decimal:", lon_decimal)