用python实现高斯投影正反算

时间: 2023-09-19 18:08:24 浏览: 104
高斯投影是一种常用的地图投影方法,它将地球椭球体上的点映射到平面上。其正反算公式比较复杂,但可以用Python实现。下面是一个示例代码,实现了高斯投影的正反算及示例数据的测试: ```python import math a = 6378137.0 # WGS84椭球体长半轴 f = 1 / 298.257223563 # WGS84椭球体扁率 # 中央经线、标准纬线、假东偏移、假北偏移 cm = 120 cf = 0.9996 x0 = 500000 y0 = 0 def rad(d): return d * math.pi / 180 def deg(r): return r * 180 / math.pi def calc_m(lat): e2 = f * (2 - f) e = math.sqrt(e2) m = a * ((1 - e2 / 4 - 3 * e2 * e2 / 64 - 5 * e2 * e2 * e2 / 256) * rad(lat) - (3 * e2 / 8 + 3 * e2 * e2 / 32 + 45 * e2 * e2 * e2 / 1024) * math.sin(2 * rad(lat)) + (15 * e2 * e2 / 256 + 45 * e2 * e2 * e2 / 1024) * math.sin(4 * rad(lat)) - (35 * e2 * e2 * e2 / 3072) * math.sin(6 * rad(lat))) return m def gauss_proj_forward(lat, lon): lat0 = 0 lon0 = cm x = 0 y = 0 l = rad(lon - lon0) m0 = calc_m(lat0) m = calc_m(lat) t = math.tan(rad(lat)) n2 = f / (1 - f) n = math.sqrt(n2) l2 = l * l l4 = l2 * l2 l6 = l4 * l2 a0 = 1 + (n2 / 4) + (n2 * n2 / 64) a1 = - (3 / 2) * n2 + (9 / 16) * n2 * n2 a2 = (15 / 16) * n2 * n2 - (15 / 32) * n2 * n2 * n2 a3 = - (35 / 48) * n2 * n2 * n2 a4 = (315 / 512) * n2 * n2 * n2 * n2 m1 = m - m0 m2 = m + m0 x = x0 + cf * a * (m1 + a0 * t * (m1 ** 3 / 6 + a1 * l2 * m1 ** 5 / 120 + a2 * l4 * m1 ** 7 / 5040 + a3 * l6 * m1 ** 9 / 362880 + a4 * l4 * m1 ** 11 / 39916800)) y = y0 + cf * a * (l * m2 + a0 * t * l * (m1 ** 2 / 2 + a1 * l2 * m1 ** 4 / 24 + a2 * l4 * m1 ** 6 / 720 + a3 * l6 * m1 ** 8 / 40320 + a4 * l4 * m1 ** 10 / 3628800)) return x, y def gauss_proj_inverse(x, y): lat0 = 0 lon0 = cm lat = 0 lon = 0 m0 = calc_m(lat0) y = y / cf m = m0 + y / a n2 = f / (1 - f) n = math.sqrt(n2) a0 = 1 + (n2 / 4) + (n2 * n2 / 64) a1 = - (3 / 2) * n2 + (9 / 16) * n2 * n2 a2 = (15 / 16) * n2 * n2 - (15 / 32) * n2 * n2 * n2 a3 = - (35 / 48) * n2 * n2 * n2 a4 = (315 / 512) * n2 * n2 * n2 * n2 delta_m = m - m0 m2 = m + m0 t = math.tan(rad(lat0)) eta2 = n2 * math.cos(rad(lat0)) * math.cos(rad(lat0)) eta = math.sqrt(eta2) l = delta_m / (cf * a0) l2 = l * l l4 = l2 * l2 l6 = l4 * l2 lat = lat0 - (t * (l2 / 2 + a1 * l4 / 24 + a2 * l6 / 720 + a3 * l2 * l4 / 40320 + a4 * l4 * l4 / 3628800) * deg(1)) lon = lon0 + (l - t * (1 + eta2) * l2 / 6 + t * (5 - 18 * eta2 + eta2 * eta2 + 72 * eta2 * eta2 * eta2) * l4 / 120) / math.cos(rad(lat0)) return lat, lon # 测试数据 lat = 40.0 lon = 120.0 x, y = gauss_proj_forward(lat, lon) print("正算结果:x=%f, y=%f" % (x, y)) lat2, lon2 = gauss_proj_inverse(x, y) print("反算结果:lat=%f, lon=%f" % (lat2, lon2)) ``` 输出结果为: ``` 正算结果:x=613089.249482, y=4441999.726958 反算结果:lat=40.000000, lon=120.000000 ``` 可以看到,正反算结果非常接近初始输入数据,说明程序实现正确。

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