使用.NET查询日出日落时间

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所属分类:.NET技术
摘要

在WPF中,通过资源文件实现主题切换是个常见的功能,有不少文章介绍了如何实现手动切换主题。那如何实现自动切换主题呢?通常有两种机制:一是跟随系统明暗主题切换,二是像手机操作系统那样根据日出日落时间自动切换。本文将以终为始,采用倒推法一步步介绍如何使用.NET免费获取日出日落时间。

在WPF中,通过资源文件实现主题切换是个常见的功能,有不少文章介绍了如何实现手动切换主题。那如何实现自动切换主题呢?通常有两种机制:一是跟随系统明暗主题切换,二是像手机操作系统那样根据日出日落时间自动切换。本文将以终为始,采用倒推法一步步介绍如何使用.NET免费获取日出日落时间。

获取日出日落时间

日出日落时间会随季节及各地方经度纬度的不同而不同,此外还会受到大气折射等因素的影响。计算日出和日落时间通常需要考虑以下因素:

  • 日期:具体的年、月、日,用于确定太阳相对于地球的位置。
  • 经度:地理位置的经度,影响日出和日落的具体时刻。
  • 纬度:地理位置的纬度,影响日出和日落时间的早晚以及全年日照时间的长短。
  • 海拔:较高的海拔会影响大气折射,从而略微影响日出和日落时间。

获取日出日落时间可以使用在线API或者公式计算。最简单的方法就是付费API,其中有不少API提供免费试用(每天限额请求次数)。公式计算则不受网络限制,但准确度要低一点。

在线API

查询日出日落时间的在线API比较多,这里介绍一个无需注册,无需AccessKey的免费API
sunrise-sunset ,它是一个简单的RESTful API,只需要通过GET请求https://api.sunrise-sunset.org/json即可。最少只用提供经度和纬度参数。详细参数说明如下:

  • lat(float):十进制的纬度,例如22.5559。必要参数
  • lng(float):十进制的经度,例如114.0577。必要参数
  • date(string): YYYY-MM-DD格式的日期,也可以是其他的日期格式或者相对日期格式,默认值是当天。可选参数
  • callback (string):JSONP回调函数名称。可选参数
  • formatted (integer):0 or 1 (默认值是1)。值为0时,API响应结果中时间类型的值将按照 ISO 8601显示,并且昼长(day_length)以秒为单位显示。可选参数
  • tzid (string):时区标识符。例如:UTC,Asia/Shanghai。可用的时区标识符参见支持的时区列表,如果设置了该参数,响应结果中的时间将根据该参数中时区作为基准。默认是国际协调时间UTC。可选参数

以下是获取日出日落时间最基本参数的示例和响应结果:

https://api.sunrise-sunset.org/json?lat=23.1181&lng=113.2539 

由于参数只提供了最基本的纬度和经度信息,响应结果默认是当天的日出日落信息,并且数据进行了默认的格式化,所有的时间都是以UTC作为基准且没有进行夏令时调整。

{   "results": {     "sunrise": "9:48:35 PM",     "sunset": "10:58:28 AM",     "solar_noon": "4:23:32 AM",     "day_length": "13:09:53",     "civil_twilight_begin": "9:25:53 PM",     "civil_twilight_end": "11:21:10 AM",     "nautical_twilight_begin": "8:57:33 PM",     "nautical_twilight_end": "11:49:30 AM",     "astronomical_twilight_begin": "8:28:26 PM",     "astronomical_twilight_end": "12:18:37 PM"   },   "status": "OK",   "tzid": "UTC" } 

以下是提供了时区参数的请求示例和响应结果:

https://api.sunrise-sunset.org/json?lat=23.1181&lng=113.2539&tzid=Asia/shanghai 

响应结果中的时间都是以东八区作为基准:

{   "results": {     "sunrise": "5:48:35 AM",     "sunset": "6:58:28 PM",     "solar_noon": "12:23:32 PM",     "day_length": "13:09:53",     "civil_twilight_begin": "5:25:53 AM",     "civil_twilight_end": "7:21:10 PM",     "nautical_twilight_begin": "4:57:33 AM",     "nautical_twilight_end": "7:49:30 PM",     "astronomical_twilight_begin": "4:28:26 AM",     "astronomical_twilight_end": "8:18:37 PM"   },   "status": "OK",   "tzid": "Asia/shanghai" } 

公式计算日出日落时间

除了通过在线API获取日出日落时间,还可以通过天文算法计算,这些算法通常基于地球自转、公转、地球椭圆轨道、黄赤交角以及大气折射等因素。下边这个公式没有涉及大气折射因素,但依旧有较高的精度。

前边通过在线API获取的时间与多个付费API比较结果一致,姑且以在线API作为参照基准,此处公式计算结果偏差有几分钟。

计算机一般采用弧度制,公式为:

日出时间=(180+时区*15-经度-arccos(tan(10547π/81000*cos(2π*(日期+9)/365))*tan(纬度*π/180))*180/π)/15  日落时间=(180+时区*15-经度+arccos(tan(10547π/81000*cos(2π*(日期+9)/365))*tan(纬度*π/180))*180/π)/15 

请注意,使用这些公式时应确保:

  • 日期:通常表示为距离当年1月1日的天数。(例如:1月1日表示日期=1,2月15日表示日期=46)
  • 时区:以小时为单位,东时区为正,西时区为负。(例如:我国时区为东八区,时区=8)
  • 经度、纬度:以度为单位,东经、北纬为正,西经、南纬为负。(例如:东经100º13′30″,北纬35º20′15″,则表示经度=100.225,纬度=35.3375;西经25º15′54″,南纬50º45′18″,则表示经度=-25.265,纬度=-50.755)

经度纬度查询

不管是在线API还是公式计算的方式获取日出日落时间,都需要输入经度纬度信息,直接获取经度纬度信息并不容易。但是,我们可以轻松地获取到另一个和地理位置有关的网络信息:IP地址。然后通过IP地址与地理位置的映射(包括经度纬度)得到想要的信息。通常可以通过在线API服务或者离线数据库完成IP地址到经度纬度信息地转换。

在线API服务

除了百度地图,还有许多其他提供IP到经纬度转换的服务,如 MaxMind GeoIP、IPinfo.io、IPGeolocation.io 等。这些服务通常提供免费和付费版本,使用方式类似,通常包括注册、获取API密钥、按照文档指示构造请求URL并解析响应。

使用本地数据库或API库

如果需要在本地处理大量IP到经纬度的转换,或者希望减少对外部API的依赖,可以考虑使用如IP2LocationGeoIP等提供的数据库产品。这些数据库包含了IP地址与地理位置信息的映射,可以直接在本地进行查询,无需每次请求都通过网络发送到第三方服务器。

IP2Location

IP2Location提供了付费的版本IP2Location和免费版本IP2Location Lite,他们的区别在于付费版本数据更多更准确,详细对比参见版本比较。IP2Location Lite提供了CSV和Bin两种格式的数据库,并根据数据丰富性分为多个不同的版本。这里以包含了国家、地区、城市、经度纬度、邮政编码、时区的DB11为例介绍如何使用。

首先,下载IP2LOCATION-LITE-DB11.BIN数据库文件,然后在项目中通过Nuget引用IP2Location.IPGeolocation包。调用代码如下:

Component oIP2Location = new Component(); IPResult oIPResult = new IPResult(); oIP2Location.Open(@"C:UsersJohnDownloadsIP2LOCATION-LITE-DB11.BIN"); oIPResult = oIP2Location.IPQuery("120.236.111.205"); if (oIPResult.Status == "OK") {     Console.WriteLine(oIPResult.Latitude); //23.12736     Console.WriteLine(oIPResult.Longitude); //113.2646     Console.WriteLine(oIPResult.CountryLong); //"China"     Console.WriteLine(oIPResult.CountryShort); //"CN"     Console.WriteLine(oIPResult.Region); //"Guangdong"     Console.WriteLine(oIPResult.City);  //"Guangzhou"     Console.WriteLine(oIPResult.TimeZone); //"+08:00"     Console.WriteLine(oIPResult.ZipCode); //"510140" } oIP2Location.Close(); 

GeoIP

GeoIP也是提供了付费版本GeoIP2和免费版本GeoLite2,付费版本除了数据更多更准确,更新频率也更高一些。GeoLite2也是提供了CSV和mmdb两种格式数据库,并根据内容不同分为GeoLite2 CountryGeoLite2 CityGeoLite2 ASN三个版本,详细信息参见GeoLite2 IP元数据数据库对比。这里以GeoLite2 City.mmdb为例介绍如何使用。

首先,下载GeoLite2-City.mmdb数据库文件,然后在项目中通过Nuget引用MaxMind.GeoIP2包。调用代码如下:

using (var reader = new DatabaseReader(@"C:UsersJohnDownloadsGeoLite2-City.mmdb")) {     var city = reader.City("120.236.111.205");          Console.WriteLine(city.Country.IsoCode); // "CN"     Console.WriteLine(city.Country.Name); // "China"     Console.WriteLine(city.Country.Names["zh-CN"]); // "中国"      Console.WriteLine(city.MostSpecificSubdivision.Name); // null     Console.WriteLine(city.MostSpecificSubdivision.IsoCode); // null      Console.WriteLine(city.City.Name); // null      Console.WriteLine(city.Postal.Code); // null      Console.WriteLine(city.Location.Latitude); // 34.7732     Console.WriteLine(city.Location.Longitude); // 113.722 } 

不太幸运的是,这个IP并没有查询到城市信息,只返回了国家信息,因此结果中的经度纬度信息也不准确。国内所有未查询到城市信息的IP,返回都是这个经度纬度信息(通过百度地图查询到该坐标处于郑州)。但是GeoIP2的在线服务查询到了准确的城市及经度纬度信息。

最新(2024-5-7下载)的GeoLite2数据库中查询到20071个中国的IP网段,其中有11270条是未查询到具体城市信息的记录。

IP2Location Lite和GeoLite2数据库的覆盖情况并没有一个确切的数据,两个数据库结合使用或许能提高查询命中率。

获取公网IP

自己的公网IP非常容易获取,比如使用在线IP查询网站,或者搜索引擎中搜索关键词“IP”,搜索结果中通常会显示自己的公网IP地址。在程序中也可以通过特定API获取公网IP,比如下边这个API:

Get https://ipecho.net/plain 

小结

在计算日出日落和经度纬度信息的环节都介绍了在线API服务和离线获取两种方式。在线API服务的优势是结果更准确,离线方式的优势是无需依赖第三方服务,缺点就是结果没那么精准。当然,在根据日出日落时间实现自动切换主题的需求上,准确度要求没那么高,离线计算方式足矣。