Python での GIS 開発: Django で楕円体扁率を活用した高度な操作

"django.contrib.gis" は、Django フレームワークに地理空間情報システム (GIS) 機能を追加するライブラリです。 "gis.gdal.SpatialReference" クラスは、GDAL ライブラリを使用して座標系情報を表現するオブジェクトです。 "inverse_flattening" プロパティは、楕円体の扁率を表す値を取得します。

楕円体と扁率

地球を含む多くの惑星は、完全な球体ではなく、回転によって南北方向に長くなった楕円体です。楕円体の形状は、扁率と呼ばれる値で表されます。扁率は、赤道半径と極半径の差を赤道半径で割った値です。値が 0 に近いほど、球体に近くなります。

"gis.gdal.SpatialReference.inverse_flattening" の用途

"gis.gdal.SpatialReference.inverse_flattening" プロパティは、さまざまな GIS 操作で使用されます。例えば：

投影変換を行う
面積を計算する
座標間の距離を計算する

"gis.gdal.SpatialReference.inverse_flattening" の例

from django.contrib.gis import gdal

# WGS 84 座標系を作成
sr = gdal.SpatialReference(proj='longlat', datum='WGS84')

# 扁率を取得
inverse_flattening = sr.inverse_flattening

# 扁率を出力
print(inverse_flattening)

このコードは、WGS 84 座標系の扁率を取得して出力します。 WGS 84 の扁率は約 0.0066944742 です。

"gis.gdal.SpatialReference.inverse_flattening" プロパティは、楕円体の扁率を表す値を取得します。この値は、さまざまな GIS 操作で使用されます。

座標間の距離を計算する

from django.contrib.gis import geos
from django.contrib.gis.geos import Point

# 2 つのポイントを作成
point1 = Point(10.0, 20.0)
point2 = Point(30.0, 40.0)

# WGS 84 座標系を作成
sr = gdal.SpatialReference(proj='longlat', datum='WGS84')

# 座標間の距離を計算
distance = point1.distance(point2, sr)

# 距離を出力
print(distance)

面積を計算する

from django.contrib.gis import geos
from django.contrib.gis.geos import Polygon

# ポリゴンを作成
polygon = Polygon([(10.0, 20.0), (30.0, 20.0), (30.0, 40.0), (10.0, 40.0), (10.0, 20.0)])

# WGS 84 座標系を作成
sr = gdal.SpatialReference(proj='longlat', datum='WGS84')

# 面積を計算
area = polygon.area(sr)

# 面積を出力
print(area)

このコードは、ポリゴンの面積を計算して出力します。計算には WGS 84 座標系が使用されます。

from django.contrib.gis import geos
from django.contrib.gis.geos import Point
from django.contrib.gis.proj import transform

# ポイントを作成
point = Point(10.0, 20.0)

# WGS 84 座標系から UTM 座標系への投影変換
utm_sr = gdal.SpatialReference(proj='utm', zone=32)
transformed_point = transform(point, sr, utm_sr)

# 投影変換後のポイントを出力
print(transformed_point)

"ellipsoid" プロパティを使用する

"gis.gdal.SpatialReference" クラスには "ellipsoid" プロパティがあり、楕円体の半径と扁率に関する情報を取得できます。扁率は、以下の式を使用して計算できます。

flattening = (semimajor_axis - semiminor_axis) / semimajor_axis

ここで、semimajor_axis は赤道半径、semiminor_axis は極半径です。

例

from django.contrib.gis import gdal

# WGS 84 座標系を作成
sr = gdal.SpatialReference(proj='longlat', datum='WGS84')

# 楕円体の情報を取得
ellipsoid = sr.ellipsoid

# 赤道半径を取得
semimajor_axis = ellipsoid[0]

# 極半径を取得
semiminor_axis = ellipsoid[1]

# 扁率を計算
flattening = (semimajor_axis - semiminor_axis) / semimajor_axis

# 扁率を出力
print(flattening)

GDAL C API を使用する

GDAL C API を使用して、"gis.gdal.SpatialReference" オブジェクトから扁率を取得することもできます。

#include "gdal_py.h"

double get_inverse_flattening(SpatialReferenceObjPtr srs) {
  double semi_major, semi_minor;
  int err = OGRGetEllipsoidParams(srs, &semi_major, &semi_minor);
  if (err != 0) {
    return -1.0;
  }

  return (semi_major - semi_minor) / semi_major;
}

このコードは、GDAL C API 関数 OGRGetEllipsoidParams を使用して楕円体の半径を取得し、扁率を計算します。