用Python跟蹤國際空間站的實時位置，并繪制在地圖上

一、介紹

本項目中使用一項 web 服務來查找國際空間站 (ISS) 的當前位置并在地圖上繪制其位置。

最終的效果如圖：


image

本項目來自于樹莓派（raspberrypi）官網(wǎng)學習項目。

二、獲取國際空間站中宇航員的信息

首先需要用到提供國際空間站實時信息的web服務。

http://api.open-notify.org/astros.json

該服務返回的是json格式

{
  "message": "success",
  "number": 3,
  "people": [
    {
      "craft": "ISS",
      "name": "Yuri Malenchenko"
    },
    {
      "craft": "ISS",
      "name": "Timothy Kopra"
    },
    {
      "craft": "ISS",
      "name": "Timothy Peake"
    }
  ]
}

接下來創(chuàng)建python文件，使用python分析打印出空間站宇航員的信息。

導入 urllib.request 和 json 模塊。

import json
import urllib.request

獲取web服務返回的結果

# 將請求地址放入變量中
url = "http://api.open-notify.org/astros.json"
# 調(diào)用web服務
response = urllib.request.urlopen(url)
# 保存返回的json結果
result = json.loads(response.read())
# 打印出結果
print(result)

在控制臺打印出的結果為

{'people': [{'craft': 'ISS', 'name': 'Alexey Ovchinin'}, {'craft': 'ISS', 'name': 'Nick Hague'}, {'craft': 'ISS', 'name': 'Christina Koch'}], 'number': 3, 'message': 'success'}

可以看出這是一個有3個鍵的字典

將字典中people（宇航員）的信息單獨取出來


# 打印空間站當前人數(shù)

number = result['number']
print("現(xiàn)在空間中有 %s 人：" % number)

# 將people放入字典中
people = result['people']

# 將people單獨打印出來
for p in people:
    # 獲取宇航員姓名
    name = p["name"] 
    # 獲取宇航員所在飛行器
    craft = p['craft']

    print("宇航員 %s 在飛行器 %s 里" % (name,craft))

打印結果為

現(xiàn)在空間中有 3 人：
宇航員 Alexey Ovchinin 在飛行器 ISS 里
宇航員 Nick Hague 在飛行器 ISS 里
宇航員 Christina Koch 在飛行器 ISS 里

三、獲取國際空間站的位置

國際空間站處于環(huán)繞地球的軌道內(nèi)。它每隔大約一個半小時繞地球運行一周。ISS 以平均每秒 7.66 km 的速度運行。速度很快！

獲取國際空間站實時位置的web服務地址為：

http://api.open-notify.org/iss-now.json

返回的json格式為

{
    "timestamp": 1561455890,
    "message": "success",
    "iss_position": {
        "longitude": "-136.1358",
        "latitude": "-37.3534"
    }
}

該結果包含ISS當前所處位置投影到地球上的點的坐標。

經(jīng)度是東-西位置，范圍是 -180 到 180。0 指貫穿英國倫敦格林威治的本初子午線。

緯度是南-北位置，范圍是 90 到 -90。0 指赤道。

同樣用python將國際空間站位置提取出來

# 獲取國際空間站位置

# 將請求地址放入變量中
url = "http://api.open-notify.org/iss-now.json"
# 調(diào)用web服務
response = urllib.request.urlopen(url)
# 保存返回的json結果
result = json.loads(response.read())
# 獲取位置信息
position = result['iss_position']
# 獲取經(jīng)度
longitude = position['longitude']
# 獲取緯度
latitude = position['latitude']

#打印
print("當前空間站的位置為：")
print("經(jīng)度：",longitude)
print("維度：",latitude)

打印結果為：

當前空間站的位置為：
經(jīng)度： -121.3688
維度： 6.2800

四、將位置信息顯示在地圖上

首先要用到兩張圖片資源

一張是世界地圖

image

一張是空間站

image

需要導入繪圖庫

import tuytle

加載一張世界地圖作為背景圖

# 將位置信息顯示在地圖上
# 加載一張世界地圖作為背景圖
screen = turtle.Screen()
#設置圖片大小
screen.setup(720.360)
# 設置畫面來匹配坐標
screen.setworldcoordinates(-180,-90,180,90)
screen.bgpic('map.gif')

創(chuàng)建空間站，并將空間站的實際位置顯示在地圖上

# 創(chuàng)建空間站的圖
screen.register_shape('iss.gif')
iss = turtle.Turtle()
iss.shape('iss.gif')
iss.setheading(90)

# 將空間站移動到當前實際位置
iss.penup()
iss.goto(lon,lat)

完整代碼示例

#!/bin/python3

import json
import turtle
import urllib.request

# 將請求地址放入變量中
url = "http://api.open-notify.org/astros.json"
# 調(diào)用web服務
response = urllib.request.urlopen(url)
# 保存返回的json結果
result = json.loads(response.read())
# 打印出結果
print(result)

# 對json數(shù)據(jù)進行分析

# 打印空間站當前人數(shù)

number = result['number']
print("現(xiàn)在空間中有 %s 人：" % number)

# 將people放入字典中
people = result['people']

# 將people單獨打印出來
for p in people:
    # 獲取宇航員姓名
    name = p["name"] 
    # 獲取宇航員所在飛行器
    craft = p['craft']

    print("宇航員 %s 在飛行器 %s 里" % (name,craft))

# 獲取國際空間站位置

# 將請求地址放入變量中
url = "http://api.open-notify.org/iss-now.json"
# 調(diào)用web服務
response = urllib.request.urlopen(url)
# 保存返回的json結果
result = json.loads(response.read())
# 獲取位置信息
position = result['iss_position']
# 獲取經(jīng)度
longitude = position['longitude']
# 獲取緯度
latitude = position['latitude']

lon = float(longitude)
lat = float(latitude)
#打印
print("當前空間站的位置為：")
print("經(jīng)度：",lon)
print("維度：",lat)

# 將位置信息顯示在地圖上
# 加載一張世界地圖作為背景圖
screen = turtle.Screen()
#設置圖片大小
screen.setup(720.360)
# 設置畫面來匹配坐標
screen.setworldcoordinates(-180,-90,180,90)
screen.bgpic('map.gif')

# 創(chuàng)建空間站的圖
screen.register_shape('iss.gif')
iss = turtle.Turtle()
iss.shape('iss.gif')
iss.setheading(90)

# 將空間站移動到當前實際位置
iss.penup()
iss.goto(lon,lat)

五 持續(xù)獲取空間站位置

運行一遍上面代碼，只能獲取一次當前的國際空間站信息。

想要持續(xù)的獲取空間站位置，并顯示在地圖上，需做一下改進。使用while循環(huán)，每10秒獲取一次。

#!/bin/python3

import json
import turtle
import urllib.request
import time

# 將請求地址放入變量中
url = "http://api.open-notify.org/astros.json"
# 調(diào)用web服務
response = urllib.request.urlopen(url)
# 保存返回的json結果
result = json.loads(response.read())
# 打印出結果
print(result)

# 對json數(shù)據(jù)進行分析

# 打印空間站當前人數(shù)

number = result['number']
print("現(xiàn)在空間中有 %s 人：" % number)

# 將people放入字典中
people = result['people']

# 將people單獨打印出來
for p in people:
    # 獲取宇航員姓名
    name = p["name"] 
    # 獲取宇航員所在飛行器
    craft = p['craft']

    print("宇航員 %s 在飛行器 %s 里" % (name,craft))


# 將位置信息顯示在地圖上
# 加載一張世界地圖作為背景圖
screen = turtle.Screen()
#設置圖片大小
screen.setup(720.360)
# 設置畫面來匹配坐標
screen.setworldcoordinates(-180,-90,180,90)
screen.bgpic('map.gif')

# 創(chuàng)建空間站的圖
screen.register_shape('iss.gif')
iss = turtle.Turtle()
iss.shape('iss.gif')
iss.setheading(90)

# 將空間站移動到當前實際位置


i = 1

while i > 0:
    # 獲取國際空間站位置
    # 將請求地址放入變量中
    url = "http://api.open-notify.org/iss-now.json"
    # 調(diào)用web服務
    response = urllib.request.urlopen(url)
    # 保存返回的json結果
    result = json.loads(response.read())
    # 獲取位置信息
    position = result['iss_position']
    # 獲取經(jīng)度
    longitude = position['longitude']
    # 獲取緯度
    latitude = position['latitude']

    lon = float(longitude)
    lat = float(latitude)
    #打印
    print("當前空間站的位置為：")
    print("經(jīng)度：",lon)
    print("維度：",lat)

    # 將空間站移動到當前實際位置
    iss.penup()
    iss.goto(lon,lat)
    # 每10秒執(zhí)行一次
    time.sleep(10)

六、效果演示

以下是跟蹤國際空間站20多分鐘的運行軌跡，放快100倍的效果。

image
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