[js]位置情報(緯度経度)を操作する機能を提供します。 WGS84 <=> Tokyo geo.js

geo.js

/*
 * 位置情報を操作する機能を提供します。
 * [Ref]
 *   ・計算式 <http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/algorithm/>
 *   ・二地点の緯度・経度からその距離を計算する：日本は山だらけ～ 技術研究本部 報告書 #1 <http://yamadarake.web.fc2.com/trdi/2009/report000001.html>
 *   ・02 DATUM <http://homepage3.nifty.com/Nowral/02_DATUM/02_DATUM.html>
 * [Usage]
 *   var tokyoPos;
 *   // 日本測地系(deg)として位置情報を取得
 *   tokyoPos = new Geo.Position(35.6554639, 139.7486389, { type: Geo.Datum.Type.tokyo });
 *   // 日本測地系(dms)として位置情報を取得
 *   //tokyoPos = new Geo.Position('43/02/19.020', '141/28/34.282', { type: Geo.Datum.Type.tokyo });
 *   // 日本測地系(millisec)として位置情報を取得
 *   //tokyoPos = new Geo.Position(Geo.Angle.milisec2dms(154939020), Geo.Angle.milisec2dms(509314282), { type: Geo.Datum.Type.tokyo });
 *   // 日本測地系の緯度・経度
 *   console.log('日本測地系: ' + tokyoPos.tokyo.lat.toDeg() + ', ' +  tokyoPos.tokyo.lng.toDeg());
 *   // 世界測地系の緯度・経度
 *   console.log('世界測地系: ' + tokyoPos.wgs84.lat.toDeg() + ', ' +  tokyoPos.wgs84.lng.toDeg());
 */
(function(){
	var Geo = {};
	/**
	 * 2地点の距離計算(m)を返す。
	 * @param posA A地点のGeo.Positionオブジェクト
	 * @param posB B地点のGeo.Positionオブジェクト
	 * @param opt { type: Geo.Datum.Type.wgs84 }
	 * @return 2地点の距離(m)
	 * @type number
	 */
	Geo.distance = function(posA, posB, opt) {
		if (!posA || !posB) {
			return false;
		}
		var datum, 
			datumA, latA, lngA, 
			datumB, latB, lngB,
			latAve, latDiff, lngDiff, sl, meridian, primevertical, x, y, 
			type = (opt && opt.type == Geo.Datum.Type.tokyo) ?
				Geo.Datum.Type.tokyo : Geo.Datum.Type.wgs84;
		if (type == Geo.Datum.Type.wgs84) {
			datumA = posA.wgs84;
			datumB = posB.wgs84;
		} else if (type == Geo.Datum.Type.tokyo) {
			datumA = posA.tokyo;
			datumB = posB.tokyo;
		} else {
			throw 'cannot found type.';
		}
		datum = datumA;
		latA = datumA.lat.toRadian();
		lngA = datumA.lng.toRadian();
		latB = datumB.lat.toRadian();
		lngB = datumB.lng.toRadian();
		// 緯度の平均
		latAve = (latA + latB) / 2;
		// 緯度の差
		latDiff = latA - latB;
		// 緯度の差
		lngDiff = lngA - lngB;
		sl = Math.sin(latAve), w = 1 - datum.E2 * sl * sl;
		// 子午線曲率半径
		meridian = datum.a / Math.sqrt(Math.pow(w, 3))
		// 卯酉線曲率半径
		primevertical = datum.A / Math.sqrt(w);
		// Hubenyの公式
		x = meridian * latDiff;
		y = primevertical * Math.cos(latAve) * lngDiff;
		return Math.sqrt(x * x + y * y);
	};

	/**
	 * 角度情報
	 */
	Geo.Angle = function(/* deg, min, sec, milisec */) {
		this.initialize.apply(this, arguments);
	};
	Geo.Angle.prototype = {
		/** 度 */
		deg: 0,
		/** 分 */
		min: 0,
		/** 秒 */
		sec: 0,
		/** ミリ秒 */
		milisec: 0.0,
		/**
		 * 初期化します。
		 * @param deg 度
		 * @param min 分
		 * @param sec 秒
		 * @param millisec ミリ秒
		 */
		initialize: function(deg, min, sec, milisec) {
			this.deg = parseInt(deg);
			if(!!min) {
				this.min = parseInt(min);
			}
			if(!!sec) {
				this.sec = parseInt(sec);
			}
			if(!!milisec) {
				this.milisec = parseFloat(milisec);
			}
			this.normalize();
		},
		/** 正規化。桁あふれを直す */
		normalize: function() {
			this.milisec = this.milisec % 1000;
			this.sec += parseInt(this.milisec / 1000);
			this.sec = this.sec % 60;
			this.min += parseInt(this.sec / 60);
			this.min = this.min % 60;
			this.deg += parseInt(this.min / 60);
		},
		/**
		 * ミリ秒で返す。
		 * @return ミリ秒。
		 * @type number
		 */
		toMilisec: function() {
			return (this.deg * 3600.0 + this.min * 60.0 + this.sec) * 1000.0 + this.milisec;
		},
		/**
		 * degreeで返す。
		 * @return degree。
		 * @type number
		 */
		toDeg: function() {
			return (this.milisec / 1000.0 + this.sec) / 3600.0 + this.min / 60.0 + this.deg;
		},
		/**
		 * dms(ddd.mm.ss.sss)形式で返す。
		 * @return dms(ddd.mm.ss.sss)形式。
		 * @type string
		 */
		toDms: function(digit) {
			return Geo.Angle.deg2dms(this.toDeg(), digit);
		},
		/**
		 * radianで返す。
		 * @return radian。
		 * @type number
		 */
		toRadian: function() {
			return Geo.Angle.deg2rad(this.toDeg());
		},
		/**
		 * このオブジェクトが保持するdeg,min,sec,milisecの配列を返す。
		 * @return deg,min,sec,milisecの配列。
		 * @type Array
		 */
		toArray: function() {
			return [this.deg, this.min, this.sec, this.milisec];
		}
	};
	/** 
	 * 角度情報(number:deg, string:dmsと解釈)からAngleオブジェクトを生成して返す。
	 * @param arg number:deg, string:dmsと解釈
	 * @return Angleオブジェクト
	 * @type Angle
	 */
	Geo.Angle.parse = function(arg) {
		var arr, ms = 0.0, m;
		if (typeof(arg) == 'number') {
			// deg
			if (parseInt(arg) < parseFloat(arg)) { // float
				arr =Geo.Angle.deg2dmsArray(arg)
				return new Geo.Angle(arr[0], arr[1], arr[2], arr[3]);
			} else { // integer
				return new Geo.Angle(arg);
			}
		} else if (typeof(arg) == 'string') { // string
			// dms string  : '35.59.59', '36.0.0.001', '35/01/23', '35'01'23'
			m = arg.match(/(\d+)[\.\/'](\d+)[\.\/'](\d+)([\.\/']\d+)?/); //'
			if (!!m) {
				if (!!m[4]) {
					ms = parseFloat('0.' + m[4].substring(1, m[4].length)) * 1000.0;
				}
				return new Geo.Angle(parseInt(m[1]), parseInt(m[2]), parseInt(m[3]), ms);
			} else {
				// ddmmss.ss string : '360000', '360101.001', '1400000', '01405959'
				m = arg.match(/(\d+)(\.(\d+))?$/);
				if (!!m) {
					if (m[1].length > 4) {
						if (m[3] != null) {
							ms = parseFloat(m[3]);
						}
						m = m[1].match(/(\d+)(\d\d)(\d\d)$/);
						return new Geo.Angle(parseInt(m[1]), parseInt(m[2]), parseInt(m[3]), ms);
					} else {
						return new Geo.Angle(parseFloat(m[0]));
					}
				} else {
					throw 'error:cannnot parse Angle.';
				}
			}
		} else { // other
			throw 'error:cannnot parse Angle.';
		}
	};
	/**
	 * ミリ秒から[度, 分, 秒, ミリ秒]への変換
	 * @param milisec ミリ秒
	 * @return [度, 分, 秒, ミリ秒]Array
	 * @type Array
	 */
	Geo.Angle.milisec2dmsArray = function(milisec) {
		if (!milisec || isNaN(milisec)) {
			return null;
		}
		var ms = parseFloat(milisec),
			func = ms < 0 ? Math.ceil : Math.floor,
			s  = Math.abs(func(ms / 1000.0) % 60),
			m  = Math.abs(func(ms / 60000.0) % 60),
			d  = func(ms / 3600000.0);
		ms = Math.abs(ms % 1000.0);
		return [d, m, s, ms];
	};
	/**
	 * ミリ秒から'dddmmss.sss'形式の文字列を生成して返す。
	 * @param milisec ミリ秒
	 * @param digit 有効桁数
	 * @return 'dddmmss.sss'形式の文字列
	 * @type string
	 */
	Geo.Angle.milisec2dms = function(milisec, digit) {
		return Geo.Angle.dmsFormat(Geo.Angle.milisec2dmsArray(milisec), digit);
	};
	/**
	 * degree(10進数)からradian(角度)への変換
	 * @param deg degree
	 * @return 角度を表す数値
	 * @type number
	 */
	Geo.Angle.deg2rad = function(deg) {
		return (deg / 180) * Math.PI;
	};
	/**
	 * degree(10進数)から[度, 分, 秒, ミリ秒]への変換
	 * @param deg degree
	 * @return 角度を表す数値
	 * @type Array
	 */
	Geo.Angle.deg2dmsArray = function(deg) {
		var ms = deg * 3600000.0;
		return Geo.Angle.milisec2dmsArray(ms);
	};
	/**
	 * degree(10進数)から '度分秒.ミリ秒'への変換 digitが指定されていない場合は小数第3位で四捨五入
	 * @param deg degree
	 * @param digit 有効桁数
	 * @return 角度を表す数値
	 * @type string
	 */
	Geo.Angle.deg2dms = function(deg, digit) {
		return Geo.Angle.dmsFormat(Geo.Angle.deg2dmsArray(deg), digit);
	};
	/**
	 * dms('dddmmss.sss'形式の文字列)を生成して返す。
	 * @param arr 度, 分, 秒, ミリ秒の順のArray
	 * @param digit 有効桁数
	 * @return 角度を表す数値
	 * @type string
	 */
	Geo.Angle.dmsFormat = function(arr, digit) {
		if (!arr || arr.length != 4) {
			return null;
		}
		if (!digit) {
			digit = 3;
		}
		var ms = '0.' + ('' + arr[3]).replace('.', '');
		ms = (digit == 0 ? ms : Math.round(ms * Math.pow(10, digit)) / Math.pow(10, digit));
		return '' +
			arr[0] +
			('00' + arr[1]).substr(('00' + arr[1]).length - 2, 2) +
			('00' + arr[2]).substr(('00' + arr[2]).length - 2, 2) +
			'.' +
			('' + ms).replace('0.', '');
	};
	/**
	 * dms('dddmmss.ss'形式)の緯度，経度を'degree'形式に変換
	 * @param dms dms('dddmmss.sss'形式の文字列)
	 * @return degree
	 * @type number
	 */
	Geo.Angle.dms2deg = function(dms) {
		dms = dms + '';
		return Geo.Angle.parse(dms).toDeg();
	};

	Geo.Datum = {};
	/** 測地系の種類 */
	Geo.Datum.Type = {
		wgs84: 0,
		tokyo: 1
	};
	/**
	 * 測地系情報
	 */
	Geo.Datum.Base = function(/* lat, lng */) {
		this.initialize.apply(this, arguments);
	};
	Geo.Datum.Base.prototype = {
		/** 長半径(赤道半径) [m] */
		A : 0.0,
		/** 短半径(極半径) [m] */
		B : 0.0,
		/** A(1-E2) */
		a : 0.0,
		/** 扁平率 */
		F : 0.0,
		/** (第1離心率e)^2 */
		E2: 0.0,
		/** 緯度のAngleオブジェクト */
		lat: null,
		/** 経度のAngleオブジェクト */
		lng: null,
		/**
		 * 初期化します。
		 * @param lat 緯度(deg)
		 * @param lng 経度(deg)
		 */
		initialize: function(lat, lng) {
			this.E2 = this.getE2();
			this.setLatLng(lat, lng);
		},
		/**
		 * (第1離心率e)^2を取得します。
		 * @return (第1離心率e)^2
		 * @type number
		 */
		getE2: function() {
			return 2 * this.F - Math.pow(this.F, 2);
		},
		/**
		 * 緯度,経度を設定します。
		 * @param lat 緯度(deg)
		 * @param lng 経度(deg)
		 */
		setLatLng: function(lat, lng) {
			if (!!lat && !!lng) {
				this.lat = Geo.Angle.parse(lat);
				this.lng = Geo.Angle.parse(lng);
			}
		}
	};

	/**
	 * 世界測地系情報
	 */
	Geo.Datum.WGS84 = function(/* lat, lng */) {
		this.initialize.apply(this, arguments);
	};
	Geo.Datum.WGS84.prototype = new Geo.Datum.Base(); // prototype上書き
	/** 長半径(赤道半径) [m] */
	Geo.Datum.WGS84.prototype.A = 6378137.0;
	/** 短半径(極半径) [m] */
	Geo.Datum.WGS84.prototype.B = 6356752.314;
	/** A(1-E2) */
	Geo.Datum.WGS84.prototype.a = 6335439.327;
	/** 扁平率 */
	Geo.Datum.WGS84.prototype.F = 1 / 298.257223;

	/**
	 * 日本測地系情報
	 */
	Geo.Datum.Tokyo = function(/* lat, lng */) {
		this.initialize.apply(this, arguments);
	};
	/** 世界測地系を基準とした並行移動量 x [m] */
	Geo.Datum.Tokyo.Dx = -148;
	/** 世界測地系を基準とした並行移動量 y [m] */
	Geo.Datum.Tokyo.Dy = +507;
	/** 世界測地系を基準とした並行移動量 z [m] */
	Geo.Datum.Tokyo.Dz = +681;
	Geo.Datum.Tokyo.prototype = new Geo.Datum.Base(); // prototype上書き
	/** 長半径(赤道半径) [m] */
	Geo.Datum.Tokyo.prototype.A = 6377397.155;
	/** 短半径(極半径) [m] */
	Geo.Datum.Tokyo.prototype.B = 6356079.0;
	/** A(1-E2) */
	Geo.Datum.Tokyo.prototype.a = 6334832.106;
	/** 扁平率 */
	Geo.Datum.Tokyo.prototype.F = 1 / 299.152813;

	/**
	 * 位置情報
	 */
	Geo.Position = function(/* lat, lng, opt */) {
		this.initialize.apply(this, arguments);
	};
	/** radian */
	Geo.Position.RD = Math.PI / 180;
	Geo.Position.prototype = {
		/** 世界測地系を基本とするかどうか */
		type: null,
		/** 世界測地系位置情報 */
		wgs84: null,
		/** 日本測地系位置情報 */
		tokyo: null,
		/**
		 * 初期化します。
		 * ex) opt: { type: Geo.Datum.Type.wgs84 }
		 * @param lat 緯度(number:deg, string:dmsと解釈)
		 * @param lng 経度(number:deg, string:dmsと解釈)
		 * @param opt オプション
		 */
		initialize: function(lat, lng, opt) {
			var xyz, blh;
			if (!opt ||
				opt.type < Geo.Datum.Type.wgs84 || Geo.Datum.Type.tokyo < opt.type) {
				isWgs84 = Geo.Datum.Type.tokyo;
			}
			this.wgs84 = new Geo.Datum.WGS84();
			this.tokyo = new Geo.Datum.Tokyo();
			if (opt.type == Geo.Datum.Type.wgs84) {
				this.wgs84.setLatLng(lat, lng);
				xyz = Geo.Position.blh2xyz(this.wgs84.lat.toDeg(), this.wgs84.lng.toDeg(), 0, this.wgs84.A, this.wgs84.E2);
				blh = Geo.Position.xyz2blh(xyz.x - Geo.Datum.Tokyo.Dx, xyz.y - Geo.Datum.Tokyo.Dy, xyz.z - Geo.Datum.Tokyo.Dz, this.tokyo.A, this.tokyo.E2);
				this.tokyo.setLatLng(blh.b, blh.l);
			} else if (opt.type == Geo.Datum.Type.tokyo) {
				this.tokyo.setLatLng(lat, lng);
				xyz = Geo.Position.blh2xyz(this.tokyo.lat.toDeg(), this.tokyo.lng.toDeg(), 0, this.tokyo.A, this.tokyo.E2);
				blh = Geo.Position.xyz2blh(xyz.x + Geo.Datum.Tokyo.Dx, xyz.y + Geo.Datum.Tokyo.Dy, xyz.z + Geo.Datum.Tokyo.Dz, this.wgs84.A, this.wgs84.E2);
				this.wgs84.setLatLng(blh.b, blh.l);
			} else {
				throw 'error:cannnot initialize Position.';
			}
		}
	};
	/**
	 * 楕円体座標 -> 直交座標
	 * @param b 緯度(deg)
	 * @param l 経度(deg)
	 * @param h 楕円体高[m]
	 * @param a 長半径
	 * @param e2 (第1離心率e)^2
	 * @return xyz
	 */
	Geo.Position.blh2xyz = function(b, l, h, a, e2) {
		b *= Geo.Position.RD;
		l *= Geo.Position.RD;
		var sb = Math.sin(b),
			cb = Math.cos(b),
			rn = a / Math.sqrt(1 - e2 * Math.pow(sb, 2)),
			x = (rn + h) * cb * Math.cos(l),
			y = (rn + h) * cb * Math.sin(l),
			z = (rn * (1 - e2) + h) * sb;
		return {x: x, y: y, z: z};
	};
	/**
	 * 直交座標 -> 楕円体座標
	 * @param x x座標
	 * @param y y座標
	 * @param z z座標
	 * @param a 長半径
	 * @param e2 (第1離心率e)^2
	 * @return blh
	 */
	Geo.Position.xyz2blh = function(x, y, z, a, e2) {
		var bda = Math.sqrt(1 - e2),
			p = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2)),
			t = Math.atan2(z, p * bda),
			st = Math.sin(t),
			ct = Math.cos(t),
			b = Math.atan2(z + e2 * a / bda * Math.pow(st, 3), p - e2 * a * Math.pow(ct, 3)),
			l = Math.atan2(y, x),
			sb = Math.sin(b),
			rn = a / Math.sqrt(1 - e2 * Math.pow(sb, 2)),
			h = p / Math.cos(b) - rn,
			blh = { b: b / Geo.Position.RD, l: l / Geo.Position.RD, h: h };
		return blh;
	};
	window.Geo = Geo;
})();