Fórmula del semiverseno

Para cualquier par de puntos sobre una esfera:

${\displaystyle \operatorname {semiversin} \left({\frac {d}{R}}\right)=\operatorname {semiversin} (\varphi _{1}-\varphi _{2})+\cos(\varphi _{1})\cos(\varphi _{2})\,\operatorname {semiversin} (\Delta \lambda ).}$

donde

semiversin es la función semiverseno, semiversin (θ) = sen² (θ/2) = (1 - cos (θ))/2

d es la distancia entre dos puntos (sobre un círculo máximo de la esfera, véase distancia esférica),

R es el radio de la esfera,

φ ₁ es la latitud del punto 1,

φ ₂ es la latitud del punto 2, y

Δ λ es la diferencia de longitudes

Hay que tener en cuenta que el argumento a la función semiverseno se supone que debe darse en radianes. En grados, semiversin (d/R) de la fórmula se convertiría en semiversin (180 · d/π R).

Entonces se puede resolver ya sea mediante la simple aplicación de la tabla inversa de arco-severseno (si está disponible) o mediante el uso de la función arcoseno (arcsin):

${\displaystyle d=R\,\operatorname {semiversin} ^{-1}(h)=2R\arcsin \left({\sqrt {h}}\,\right).}$

donde

• h es semiversin (d/R)

Al utilizar estas fórmulas, se debe tener cuidado en asegurarse de que h no exceda 1 debido a un error de coma flotante (d es sólo real para h de 0 a 1). h sólo se aproxima a 1 en los puntos antipodales (en los lados opuestos de la esfera) —en esta región, tienden a surgir en la fórmula errores numéricos relativamente grandes cuando se utiliza una precisión finita—. Sin embargo, ya que d es entonces bastante grande (se acerca a π · R, la mitad de la circunferencia) un pequeño error a menudo no es una preocupación importante en este caso inusual (aunque hay otras fórmulas de distancia de círculo máximo que evitan este problema). (La fórmula anterior se escribe a veces en términos de la función arcotangente, pero esta adolece de problemas numéricos similares con valores cerca de h = 1.)

Como se describe a continuación, en lugar de semiversenos, también se puede escribir una fórmula similar, en términos del coseno —a veces llamada la ley esférica del coseno; a no confundir con la ley del coseno para la geometría plana—, pero para el caso común de distancias pequeñas ... un pequeño error en los datos de entrada de la función "arccos" lleva a un gran error en el resultado final. Esto hace que la fórmula no sea apta para un uso general.

Esta fórmula es sólo una aproximación cuando se aplica a la Tierra, porque la Tierra no es una esfera perfecta: el radio de la Tierra R varía de 6356,78 kilómetros en los polos hasta 6378,14 kilómetros en el ecuador. Hay pequeñas correcciones, típicamente del orden de 0,1 % (p.e. suponiendo la media geométrica R = 6367,45 kilómetros que se utiliza en todas partes), a causa de esta ligera forma elipsoidal del planeta. Otro método más preciso, que tiene en cuenta la forma elipsoidal de la Tierra, viene dada por las fórmulas de Vincenty.

Dada una esfera unidad, un "triángulo esférico" en la superficie de la esfera se define por los tres círculos máximos que conectan tres puntos u, v y w sobre la esfera. Si los tres arcos que definen son: a (de u a v), b (de u a w), y c (de v a w), y el ángulo del vértice opuesto a c es C, entonces la ley del semiverseno dice:

${\displaystyle \operatorname {semiversin} (c)=\operatorname {semiversin} (a-b)+\operatorname {sen}(a)\operatorname {sen}(b)\,\operatorname {semiversin} (C).}$

Triángulo esférico resuelto por la ley del semiverseno.

Como se trata de una esfera unitaria, las longitudes a, b y c son simplemente iguales a los ángulos centrales (en radianes) que los definen a partir del centro de la esfera (para una esfera no unitaria, cada una de estos arcos es igual a su ángulo central multiplicado por el radio de la esfera).

Para obtener la fórmula del semiverseno de la sección anterior de esta ley, simplemente se considera el caso especial donde u es el polo norte, mientras que w y v son los dos puntos entre los que se quiere determinar la distancia d. En este caso, a y b son π / 2 - φ _1,2 (es decir, 90° – latitud), C es el incremento de longitud Δλ y c es la distancia d / R que se quiere calcular. Tomando nota de que sen (π / 2 - φ) = cos (φ), la fórmula del semiverseno se calcula como sigue:

Para deducir la ley del semiverseno, se parte de la ley esférica del coseno:

${\displaystyle \cos(c)=\cos(a)\cos(b)+\operatorname {sen}(a)\operatorname {sen}(b)\cos(C).\,}$

Como se ha mencionado anteriormente, esta fórmula no es demasiado buena para la resolución de c cuando c es pequeño. En su lugar, se sustituye la identidad: cos (θ) = 1 - 2 semiversin (θ), y para obtener la ley del semiverseno citada más arriba, también se utiliza la identidad de la suma:

• U. S. Census Bureau Sistemas de Información Geográfica Preguntas, ¿Cuál es la mejor manera de calcular la distancia entre dos puntos? (Enlace roto ; contenido ha sido http://www.movable-type.co.uk/scripts/GIS-FAQ-5.1.html [reflejado aquí])
• Sinnott RW, "Virtudes de la Haversine", Cielo y 68 Telescopio (2), 159 (1984).
• http://mathforum.org/library/drmath/view/51879.html [Derivación de la] fórmula haversine, Ask Dr. Math (20 al 21 de abril de 1999).

Scibor * Ireneo Romualdo '-Marchocki, [] https://web.archive.org/web/19991010004728/http://www.geocities.com/ResearchTriangle/2363/trig02.html trigonometría esférica, Primaria-Geometría Trigonometría página web (1997).

• Gellert W., S. Gottwald, M. Hellwich, H. Kästner y Küstner H., La Enciclopedia Concisa de las Matemáticas VNR , 2 ª ed., Cap. 12 (otras unidades: New York, 1989).
• Diccionario Inglés de Oxford. Oxford University Press. 2 ª ed. 1989. Citas acuñación del término "Haversine" por el Prof. Jas. Inman, DD, si navegación y astronomía náutica, 3 ª ed. (1835).

• La fórmula del semiverseno realizada en 9 lenguajes Archivado el 14 de agosto de 2018 en Wayback Machine.
• Aplicación en Javascript de la fórmula del semiverseno para encontrar la distancia entre dos puntos conociendo su latitud y longitud
• Aplicación en C++ de la fórmula del semiverseno para encontrar la distancia entre dos puntos conociendo su latitud y longitud
• Aplicación en Ruby de la fórmula del semiverseno para encontrar la distancia entre dos puntos conociendo su latitud y longitud
• Aplicación en Python de la fórmula del semiverseno para encontrar la distancia entre dos puntos conociendo su latitud y longitud
• Aplicación en C MacOS de la fórmula del semiverseno para encontrar la distancia entre dos puntos de Estados Unidos conociendo su código postal
• Aplicación de esta fórmula para el cálculo de la distancia entre a partir de la latitud y longitud
• Archivado el 16 de enero de 2019 en Wayback Machine. Aplicación en Pascal de la fórmula del semiverseno para encontrar la distancia entre dos puntos conociendo su latitud y longitud
• Cálculo de la distancia (en kilómetros o millas) en función de la latitud y longitud en PHP

• Esta obra contiene una traducción derivada de «Haversine formula» de Wikipedia en inglés, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentación libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 4.0 Internacional.