python - Pandas 数据帧插入 GPS 坐标以便每 1 秒获取一次数据

Question

我有一个包含 GPS 坐标和个人轨迹时间戳的数据集。它看起来像这样：

数据是使用智能手机应用程序记录的，它旨在每秒收集数据，如图所示。但是，正如您还注意到的，在某些情况下（由于 gps 错误或卫星连接），数据是在更长的时间内收集的（例如，图中的第一个时间差为 2 秒，但在某些情况下甚至更长，为 4-5 秒或更长）。

对于我的研究，我需要每 1 秒获取一次 GPS 坐标（纬度和经度），所以我想我会进行插值，创建新的数据行，在每种情况下都缺少坐标和时间。

我已经调查了很长时间，但我找不到任何方法。我的想法是首先创建具有“NaN”值的行，重新索引它们，然后使用插值函数填充纬度、经度和时间列：df.interpolate()。但我不知道该怎么做。

如果有人对如何做到这一点有任何想法，那将对我有很大帮助。

非常感谢。

标签： pythonpandastimestampgpsinterpolation

Answer 1

基本上在重新采样时间以便每秒有一行之后，重新索引是必要的，因为您当前的索引将不再具有代表性。调用 .bfill(limit=1)您的数据框，将填充所有插值NaN

import pandas as pd

df.index = pd.to_datetime(df['time'])
df = df.resample(f"1S").bfill(limit=1)
df = df.interpolate()

该解决方案的问题在于，pandas 的插值功能执行线性插值，而 GPS 系统是球坐标系。在这个答案中可以找到一个很好的解释。

一个可行的解决方案是：

• 找出您的坐标记录在哪个坐标参考系 (CRS) 中（最有可能是 4326）
• 将它们转换为平面坐标系，例如 27700
• 对转换后的坐标执行线性插值
• 将它们重新转换为球形系统并覆盖您的纬度/经度数据框列

您可以在此答案中找到更多详细信息。作为一个简短的实现：

from pyproj import Transformer, CRS

transformer = Transformer.from_crs(4326, 27700)
back_transformer = Transformer.from_crs(27700, 4326)
x, y = transformer.transform(df.latitude.values, df.longitude.values)
df['x'] = x
df['y'] = y

df = df.interploate()

lat, lon = back_transformer.transform(df.x.values, df.y.values)
df.latitude = lat
df.longitude = lon

希望它可以帮助您解决您的问题！