用python计算一条射线到两个平面的交点

Posted 2022-02-05 huizaia

前两天，一个朋友找我(半个程序猿)用python帮他写数学模型，当时的我直接是懵逼的，当听到三维啥的时候，整个人就好了，最终在周末花了3个小时把逻辑理了一遍，给小伙伴一个满意的答复了，话不多说，我来整理一下怎么用python来做数学！！！

 

首先题目是：建立一个三维坐标，有一个y点和一个x点，假设x点是匀速的，已知第一个x点的坐标，之后的坐标只知道方位角和高低角（相对于y点），相当于确定一个点和一个射线，以之之前的点做球，求球与射线的交点就是下一个点，要得出点的坐标 

 

经分析下来：

 

初始点z的坐标为343.2

角度a 为方位角

角度b 为高低角

 

当高低角差值>0的时候 Zn+1 = Zn +10

当高低角差值<0的时候 Zn+1 = Zn - 10

当高低角差值=0的时候 Zn+1 = Zn

 

Xn+1 = Rn*1*sin(an+1)*cos(bn+1)

Yn+1 = Rn*1*sin(an+1)*sin(bn+1)

Zn+1 = Rn*cos(bn+1)

 

另外有一个excel表里面有方位角和高低角的值

 

思路就是先求出Z的坐标，再通过去求Rn，从而求出X和Y

 

表数据

 

 

 

开始码代码

一开始看到excel里几百条数据是懵逼的 一开始居然蠢到手动把数据放到列表里，后面突然想起来了python可以读excel表，于是上网查了下果然可

import xlrd
import os


Base_dir = os.path.dirname(__file__)

file_name = ‘data_excel.xlsx‘
file_path = ‘%s/%s‘ % (Base_dir, file_name)


def read_excel():

    # 读取excel表里的数据
    wb = xlrd.open_workbook(filename=file_path) # 获取整个excel表的内容
    sheet1 = wb.sheet_by_index(0) #通过索引获取sheet1这张表
    cols = sheet1.col_values(2) # 获取第3列内容（高低角）
    high_low_angle_data = cols[1:] 切割把标题切掉，剩下的就是高低角的数据
    cols2 = sheet1.col_values(1) 获取第2列的内容（方位角）
    azimuth = cols2[1:] 切割把标题切掉，剩下的就是方位角的数据
    point_z = 343.2

拓展：
获取表还可以通过name
sheet1 = wb.sheet_by_name(‘sheet1‘)

# 如想要取第二行的数据
hang = sheet1.row_values(1)

#如果要获取136.49
value = sheet1.cell_value(1,1) # 行 列

 

 下面来判断Z的情况

    for key_angle, value_angle in enumerate(high_low_angle_data):

        if (value_angle - high_low_angle_data[key_angle+1]) > 0: #当高低角差值大于0时
            point_z -= 10
            r = point_z/(math.cos(azimuth[key_angle+1]))
            x = r*(math.sin(azimuth[key_angle+1])*(math.cos(high_low_angle_data[key_angle+1])))
            y = r*(math.sin(azimuth[key_angle+1])*(math.sin(high_low_angle_data[key_angle+1])))
            if key_angle == 333:
                break

        elif (value_angle - high_low_angle_data[key_angle+1]) < 0: # 当高低角差值小于0时
            point_z += 10
            r = point_z / (math.cos(azimuth[key_angle + 1]))
            x = r * (math.sin(azimuth[key_angle + 1]) * (math.cos(high_low_angle_data[key_angle + 1])))
            y = r * (math.sin(azimuth[key_angle + 1]) * (math.sin(high_low_angle_data[key_angle + 1])))
            if key_angle == 333:
                break

        else:
            point_z = point_z #当高低角差值等于0时
            r = point_z / (math.cos(azimuth[key_angle + 1]))
            x = r * (math.sin(azimuth[key_angle + 1]) * (math.cos(high_low_angle_data[key_angle + 1])))
            y = r * (math.sin(azimuth[key_angle + 1]) * (math.sin(high_low_angle_data[key_angle + 1])))
            if key_angle == 333:
                break
        print(x, y, point_z)

 

最后执行方法，得到结果。。。

 

此篇博客主要讲的是用到到excel方法和判断思路，设计数学的一笔带过，如有需要请转载，尊重劳动成果！！！