Удаление вектора ветра из вектора движения животных относительно земли для создания вектора движения животных в воздухе
У меня есть фрейм данных, который включает траекторию движения животного в широтных координатах.
Из этого я получил скорость и опору на землю. Фрейм данных также содержит вектор ветра относительно положения животного, т.е. скорость и направление ветра относительно животного в момент времени t.
Я хотел бы использовать сложение векторов, чтобы рассчитать движение животного по воздуху (а не относительно земли), чтобы вычислить вектор движения, которому животное должно следовать, чтобы получить его геопривязанную дорожку с учетом ветра условия.
Вот некоторые примеры данных:
lat lon speed.geo dir.geo speed.flow dir.flow
1 58.65417 -3.179046 NaN 0.00000 0.4308415 151.865239
2 58.65483 -3.180403 0.44041631 313.16209 0.4308415 151.865239
3 58.66102 -3.187734 0.05788974 328.34835 0.1310305 95.664332
4 58.66409 -3.190197 0.15473413 337.35945 0.2018593 150.394597
5 58.67433 -3.182058 0.04170939 22.44943 0.1635966 21.383810
6 58.67475 -3.181318 0.24299875 42.15219 0.1635966 21.383810
7 58.67520 -3.181994 0.21488370 322.13387 0.1635966 21.383810
8 58.67472 -3.181549 0.20505462 154.49798 0.1635966 21.383810
9 58.67325 -3.178166 1.11257613 129.96324 0.1379763 4.478803
10 58.67234 -3.177124 0.45663637 149.03759 0.1357501 357.369873
и вот оно в дпуте:
structure(list(lat = c(6501.55844075436, 6501.63236163928, 6502.32219361407,
6502.66453486307, 6503.80350448795, 6503.85070971918, 6503.90114368413,
6503.84707158286, 6503.68242346453, 6503.5817192008), lon = c(489.610443265389,
489.531898544151, 489.108436319722, 488.966512812528, 489.441757188732,
489.484800489562, 489.445733748482, 489.471394150017, 489.667148867539,
489.727314726641), speed.geo = c(NaN, 0.440416314391926, 0.0578897406018802,
0.154734132490158, 0.0417093915733849, 0.242998750785266, 0.214883703663591,
0.205054624380294, 1.11257613127184, 0.45663636779519), dir.geo = c(0,
313.1620935132, 328.348350423236, 337.359451215582, 22.4494313495932,
42.1521946548759, 322.133869730753, 154.497980751214, 129.963235575701,
149.037589410303), speed.flow = c(0.430841479520486, 0.430841479520486,
0.131030528451571, 0.201859265857843, 0.16359657788002, 0.16359657788002,
0.16359657788002, 0.16359657788002, 0.137976282783002, 0.135750095569998
), dir.flow = c(151.865238547752, 151.865238547752, 95.6643315716291,
150.394596637891, 21.3838095217828, 21.3838095217828, 21.3838095217828,
21.3838095217828, 4.47880272242145, 357.369872864835)), .Names = c("lat",
"lon", "speed.geo", "dir.geo", "speed.flow", "dir.flow"), row.names = c(NA,
-10L), class = "data.frame")
Ожидаемый результат должен составлять еще 2 столбца в кадре данных, представляющих вектор движения животного относительно воздушного потока (то есть его скорость и направление полета). В сущности, это тригонометрия, но я не могу вычислить ее в R...
1 ответ
Чтобы суммировать векторы, вам нужно быть в декартовой системе (не полярной). Итак, вы должны затем преобразовать в систему компонентов XY и сумма.
Еще один способ сделать то, что вы хотите, - это использовать комплексное число для представления скорости и ее направления (например, x - реальное, а y - мнимое)
Следующий код преобразует ваши значения скорости в комплексное число, суммирует их и извлекает модуль (скорость) и аргумент (dir). Направление снова преобразуется в градусы.
library(dplyr)
df<-mutate(df,
complex.geo = complex(modulus = speed.geo,
argument = dir.geo/360*2*pi),
complex.flow = complex(modulus = speed.flow,
argument = (dir.flow/360*2*pi)),
complex.relat = complex.geo-complex.flow,
speed.relat = Mod(complex.relat),
dir.relat = ifelse(Arg(complex.relat)*360/(2*pi)<0,
Arg(complex.relat)*360/(2*pi)+360,
Arg(complex.relat)*360/(2*pi))) %>%
select(lat,lon,speed.geo,dir.geo,speed.flow,dir.flow,speed.relat,dir.relat)