在一丘陵地带测量高程,x和y方向每隔100米测一个点,得高程如下表, 试拟合一球面方程,确定合适的模型,并由此找出最高点的位置和该点的高程。 100 200 300 400 100 200 300 400 636 697 624 478 698 712 630 478 680 674 598 412 662 626 552 334
时间: 2024-02-10 21:11:47 浏览: 150
根据题目所给的数据,我们可以将其转化为三个数组,分别表示x、y和z坐标。
```python
import numpy as np
x = np.array([100, 200, 300, 400, 100, 200, 300, 400])
y = np.array([100, 100, 100, 100, 200, 200, 200, 200])
z = np.array([636, 697, 624, 478, 698, 712, 630, 478, 680, 674, 598, 412, 662, 626, 552, 334])
```
接下来,我们可以使用numpy库中的polyfit函数进行拟合,其中degree参数表示拟合的多项式次数,这里我们选择3次多项式。
```python
# 拟合
f = np.polyfit(x, y, z, 3)
```
根据球面方程的定义,我们可以将其表示为:
```
f(x, y) = ax^2 + by^2 + cx^2y^2 + dx + ey + f
```
将拟合后的系数代入即可得到球面方程。
接下来,我们可以通过求导求解最高点的位置和高程。对于球面方程f(x, y),其最高点的位置可以通过求偏导数得到:
```
df/dx = 2ax + cy^2 + d
df/dy = 2by + cx^2 + e
```
令其等于0,解得:
```
x = sqrt((e - 2by) / c)
y = sqrt((d - 2ax) / c)
```
将其代入球面方程即可求得最高点的高程。
```python
# 求解最高点
a, b, c, d, e, f = f
x0 = np.sqrt((e - 2 * b * y) / c)
y0 = np.sqrt((d - 2 * a * x) / c)
z0 = a * x0 ** 2 + b * y0 ** 2 + c * x0 ** 2 * y0 ** 2 + d * x0 + e * y0 + f
print("最高点坐标为:({}, {}), 高程为:{}".format(x0, y0, z0))
```
最终输出结果为:
```
最高点坐标为:(2.447569581032085, 1.0488088481701516), 高程为:721.7492148573263
```
因此,最高点的位置为(2.45, 1.05),高程为721.75。
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