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Pandas緯度-経度から連続する行間の距離

Pandas DataFrame in Python 2.7：

_Ser_Numb        LAT      LONG
       1  74.166061 30.512811
       2  72.249672 33.427724
       3  67.499828 37.937264
       4  84.253715 69.328767
       5  72.104828 33.823462
       6  63.989462 51.918173
       7  80.209112 33.530778
       8  68.954132 35.981256
       9  83.378214 40.619652
       10 68.778571 6.607066
_

データフレームの連続する行間の距離を計算しようとしています。出力は次のようになります。

_Ser_Numb          LAT        LONG   Distance
       1    74.166061   30.512811          0
       2    72.249672   33.427724          d_between_Ser_Numb2 and Ser_Numb1
       3    67.499828   37.937264          d_between_Ser_Numb3 and Ser_Numb2
       4    84.253715   69.328767          d_between_Ser_Numb4 and Ser_Numb3
       5    72.104828   33.823462          d_between_Ser_Numb5 and Ser_Numb4
       6    63.989462   51.918173          d_between_Ser_Numb6 and Ser_Numb5
       7    80.209112   33.530778   .
       8    68.954132   35.981256   .
       9    83.378214   40.619652   .
       10   68.778571   6.607066    .
_

試行

この投稿 は多少似ていますが、固定点間の距離を計算しています。連続するポイント間の距離が必要です。

私はこれを次のように適応させようとしました：

_df['LAT_rad'], df['LON_rad'] = np.radians(df['LAT']), np.radians(df['LONG'])
df['dLON'] = df['LON_rad'] - np.radians(df['LON_rad'].shift(1))
df['dLAT'] = df['LAT_rad'] - np.radians(df['LAT_rad'].shift(1))
df['distance'] = 6367 * 2 * np.arcsin(np.sqrt(np.sin(df['dLAT']/2)**2 + math.cos(df['LAT_rad'].astype(float).shift(-1)) * np.cos(df['LAT_rad']) * np.sin(df['dLON']/2)**2))
_

ただし、次のエラーが発生します。

_Traceback (most recent call last):
  File "C:\Python27\test.py", line 115, in <module>
    df['distance'] = 6367 * 2 * np.arcsin(np.sqrt(np.sin(df['dLAT']/2)**2 + math.cos(df['LAT_rad'].astype(float).shift(-1)) * np.cos(df['LAT_rad']) * np.sin(df['dLON']/2)**2))
  File "C:\Python27\lib\site-packages\pandas\core\series.py", line 78, in wrapper
    "{0}".format(str(converter)))
TypeError: cannot convert the series to <type 'float'>
[Finished in 2.3s with exit code 1]
_

このエラーはMaxUのコメントから修正されました。修正により、この計算の出力は意味をなさなくなりました-距離はほぼ8000 kmです：

_   Ser_Numb        LAT       LONG   LAT_rad   LON_rad      dLON      dLAT     distance
0         1  74.166061  30.512811  1.294442  0.532549       NaN       NaN          NaN
1         2  72.249672  33.427724  1.260995  0.583424  0.574129  1.238402  8010.487211
2         3  67.499828  37.937264  1.178094  0.662130  0.651947  1.156086  7415.364469
3         4  84.253715  69.328767  1.470505  1.210015  1.198459  1.449943  9357.184623
4         5  72.104828  33.823462  1.258467  0.590331  0.569212  1.232802  7992.087820
5         6  63.989462  51.918173  1.116827  0.906143  0.895840  1.094862  7169.812123
6         7  80.209112  33.530778  1.399913  0.585222  0.569407  1.380421  8851.558260
7         8  68.954132  35.981256  1.203477  0.627991  0.617777  1.179044  7559.609520
8         9  83.378214  40.619652  1.455224  0.708947  0.697986  1.434220  9194.371978
9        10  68.778571   6.607066  1.200413  0.115315  0.102942  1.175014          NaN
_

による：

  • this オンライン計算機 ：Latitude1 = 74.166061、Longitude1 = 30.512811、Latitude2 = 72.249672、Longitude2 = 33.427724を使用すると、233 kmになります
  • haversine function found here as：print haversine(30.512811, 74.166061, 33.427724, 72.249672) then 232.55 km

答えは233 kmですが、私のアプローチでは約8000 kmです。連続する行を繰り返し処理する方法に問題があると思います。

質問：これをパンダで行う方法はありますか？または、一度に1行ずつデータフレームをループする必要がありますか？

追加情報：

上記のDFを作成するには、それを選択してクリップボードにコピーします。次に：

_import pandas as pd
df = pd.read_clipboard()
print df
_
pythonpandasnumpygeospatialhaversine
10
edesz

この素晴らしいソリューション（c）@derricw を使用できます（それを賛成することを忘れないでください;-)：

# vectorized haversine function
def haversine(lat1, lon1, lat2, lon2, to_radians=True, earth_radius=6371):
    """
    slightly modified version: of http://stackoverflow.com/a/29546836/2901002

    Calculate the great circle distance between two points
    on the earth (specified in decimal degrees or in radians)

    All (lat, lon) coordinates must have numeric dtypes and be of equal length.

    """
    if to_radians:
        lat1, lon1, lat2, lon2 = np.radians([lat1, lon1, lat2, lon2])

    a = np.sin((lat2-lat1)/2.0)**2 + \
        np.cos(lat1) * np.cos(lat2) * np.sin((lon2-lon1)/2.0)**2

    return earth_radius * 2 * np.arcsin(np.sqrt(a))


df['dist'] = \
    haversine_np(df.LONG.shift(), df.LAT.shift(),
                 df.loc[1:, 'LONG'], df.loc[1:, 'LAT'])

結果：

In [566]: df
Out[566]:
   Ser_Numb        LAT       LONG         dist
0         1  74.166061  30.512811          NaN
1         2  72.249672  33.427724   232.549785
2         3  67.499828  37.937264   554.905446
3         4  84.253715  69.328767  1981.896491
4         5  72.104828  33.823462  1513.397997
5         6  63.989462  51.918173  1164.481327
6         7  80.209112  33.530778  1887.256899
7         8  68.954132  35.981256  1252.531365
8         9  83.378214  40.619652  1606.340727
9        10  68.778571   6.607066  1793.921854

UPDATE：これはロジックを理解するのに役立ちます：

In [573]: pd.concat([df['LAT'].shift(), df.loc[1:, 'LAT']], axis=1, ignore_index=True)
Out[573]:
           0          1
0        NaN        NaN
1  74.166061  72.249672
2  72.249672  67.499828
3  67.499828  84.253715
4  84.253715  72.104828
5  72.104828  63.989462
6  63.989462  80.209112
7  80.209112  68.954132
8  68.954132  83.378214
9  83.378214  68.778571
32
MaxU