用 Python 做个 GPS 照片搜索器！

Stankle of QuadnucYardOriginal...About 2 min

用 Python 做个 GPS 照片搜索器！

需求

给点 GPS 经纬度，查找给点目录下地理坐标接近的照片。

GPS 解析

现在大部分手机拍照会记录 GPS 信息（如果启用功能），该信息会被记录到 EXIF 元数据中。在 Python 可以使用 exifread 包来读取 EXIF 信息。一个简单的示例：

with open(path, 'rb') as f:
    exif = exifread.process_file(f)

这里 exif 是一个 dict，value 类型为一个聚合体，包含该属性的 tag、offset 等。原始值需要通过 exif[...].printble 获取。

GPS 的主要属性储存在以下 4 个域中：

'GPS GPSLatitude'：纬度。
'GPS GPSLatitudeRef'：纬度符号，为 'N' 或 'S'。
'GPS GPSLongitude'：经度。
'GPS GPSLongitudeRef'：经度符号，为 'E' 或 'W'。

其中经纬度的格式为 [D, M, S1/S2]，即度分秒，表示为 $D \degree M'\frac{S_1}{S_2}''$ 。例如：'[118, 46, 114514/125000]'。通常度和分都是整数，秒是分数，但可能有例外，度和分也是分数形式。
当然也有高度 GPSAltitude，不过一般手机不会记录，这里直接忽略。

最简单的提取方式就是正则表达式了。

import re

def parse_gps(gps: Any):
    M = re.match(r"\[(\d+)(/(\d+))?, (\d+)(/(\d+))?, (\d+)(/(\d+))?\]", gps.printable)
    assert M
    d = int(M[1]) / (int(M[3] or 1))
    m = int(M[4]) / (int(M[6] or 1))
    s = int(M[7]) / (int(M[9] or 1))
    return d + m / 60 + s / 3600

这样识别 GPS 的代码如下：

import exifread

def read_gps(path: Any):
    try:
        with open(path, 'rb') as f:
            exif = exifread.process_file(f)
    except:
        return None
    if 'GPS GPSLatitudeRef' not in exif:
        return None
    lat = parse_gps(exif['GPS GPSLatitude']) * (1 if exif['GPS GPSLatitudeRef'].printable == 'N' else -1)
    lon = parse_gps(exif['GPS GPSLongitude']) * (1 if exif['GPS GPSLongitudeRef'].printable == 'E' else -1)
    return (lat, lon)

经纬度距离

最简单的方法就是使用 geopy 包了，准确度也有保障。

from geopy.distance import geodesic

dist = geodesic((lat1, lon1), (lat2, lon2))  # Distance对象，表示两个坐标间的距离
dist.m   # 距离数值大小，单位为m
dist.km  # 距离数值大小，单位为km

完成搜索器

这步就很简单了，遍历目录读照片的 GPS，找距离上邻近的就行。

from more_itertools import ilen
from tqdm import tqdm

def find_neighbors(dir: Any,
                   anchor: tuple[float, float],
                   distance: float = 10):
    for f in tqdm(Path(dir).iterdir(), total=ilen(Path(dir).iterdir())):
        if gps := read_gps(f):
            if geodesic(gps, anchor).m < distance:
                print(f)

find_neighbors("path/to/photos", (32.0, 120.0))