使用迭代计算的方法,实现xyz空间直角坐标系到地理坐标系经纬高的转换
时间: 2024-03-07 16:49:11 浏览: 161
空间直角坐标向大地坐标转换的新算法-牛顿迭代法
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将直角坐标系转换为经纬度高度需要使用迭代计算的方法。以下是一种常见的方法:
1. 初始化:
首先,需要定义一些参数和常量。假设我们有一个位于经度 $lon$,纬度 $lat$,高度 $h$ 的点,其直角坐标系坐标为 $(x,y,z)$。我们还需要定义椭球体参数:长轴半径 $a$、短轴半径 $b$、扁率 $f$($f = \frac{a-b}{a}$)以及第一偏心率平方 $e^2$($e^2 = \frac{a^2-b^2}{a^2}$)。
2. 计算经纬度高度:
接下来,我们需要使用迭代计算的方法计算经纬度高度。首先,我们可以使用以下公式计算纬度:
$$
\phi_1 = atan\left(\frac{z}{\sqrt{x^2+y^2}(1-e^2)}\right)
$$
然后,我们可以使用以下公式计算高度:
$$
N_1 = \frac{a}{\sqrt{1-e^2\sin^2\phi_1}}
$$
$$
h_1 = \frac{\sqrt{x^2+y^2}}{\cos\phi_1} - N_1
$$
接下来,我们可以使用以下公式计算新的纬度:
$$
\phi_2 = atan\left(\frac{z}{\sqrt{x^2+y^2}(1-e^2\frac{N_1}{N_1+h_1})}\right)
$$
然后,我们可以使用以下公式计算新的高度:
$$
N_2 = \frac{a}{\sqrt{1-e^2\sin^2\phi_2}}
$$
$$
h_2 = \frac{\sqrt{x^2+y^2}}{\cos\phi_2} - N_2
$$
重复这些步骤,直到 $\phi$ 和 $h$ 收敛到所需精度。
3. 计算经度:
最后,我们可以使用以下公式计算经度:
$$
\lambda = atan\left(\frac{y}{x}\right)
$$
请注意,这些公式中使用的角度单位是弧度而不是度数。
以下是一个 MATLAB 示例代码,用于将直角坐标系转换为经纬度高度:
```matlab
function [lat, lon, h] = cart2geo(x, y, z, a, b, f, tol)
% 将直角坐标系转换为经纬度高度
% x, y, z: 直角坐标系坐标
% a, b, f: 椭球体参数
% tol: 收敛精度
% 计算第一偏心率平方
e2 = (a^2-b^2)/a^2;
% 初始化
phi = atan(z/sqrt(x^2+y^2)/(1-e2));
N = a/sqrt(1-e2*sin(phi)^2);
h = sqrt(x^2+y^2)/cos(phi) - N;
% 迭代计算
while true
phi_new = atan(z/sqrt(x^2+y^2)/(1-e2*N/(N+h)));
N_new = a/sqrt(1-e2*sin(phi_new)^2);
h_new = sqrt(x^2+y^2)/cos(phi_new) - N_new;
if abs(phi_new-phi)<tol && abs(h_new-h)<tol
phi = phi_new;
h = h_new;
break;
else
phi = phi_new;
N = N_new;
h = h_new;
end
end
% 计算经度
lon = atan(y/x);
% 转换为度数
lat = phi*180/pi;
lon = lon*180/pi;
end
```
请注意,在实际使用中,需要选择适当的椭球体参数和收敛精度。
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