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 08:49:11 浏览: 143
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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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