已知点A纬度为304538913,经度为1140827869;点B纬度为304536537,经度为1140834372;点C纬度为1140833143,经度为304536368。以上经纬度均为10进制数。求A点到BC两点组成的直线的垂直距离。给出计算过程及计算结果

时间: 2024-05-24 21:10:40 浏览: 112
首先将经纬度转换成以米为单位的直线距离,使用WGS84椭球体模型进行计算。假设地球的赤道半径为a=6378137米,极半径为b=6356752.3142米,第一偏心率为e=0.0818191908425,则可以得到以下公式: 1. 经纬度转换成弧度: $$ \begin{aligned} \phi &= \frac{\pi}{180} \times \text{纬度}\\ \lambda &= \frac{\pi}{180} \times \text{经度} \end{aligned} $$ 2. 计算曲率半径: $$ \begin{aligned} N(\phi) &= \frac{a^2}{\sqrt{a^2\cos^2\phi + b^2\sin^2\phi}}\\ M(\phi) &= \frac{a(1-e^2)}{(1-e^2\sin^2\phi)^\frac{3}{2}} \end{aligned} $$ 3. 计算两点间的大圆距离: $$ \begin{aligned} S &= \arccos(\sin\phi_A\sin\phi_B + \cos\phi_A\cos\phi_B\cos(\lambda_B-\lambda_A))\\ &= \arccos(\sin\phi_A\sin\phi_C + \cos\phi_A\cos\phi_C\cos(\lambda_C-\lambda_A))\\ &= \arccos(\sin\phi_B\sin\phi_C + \cos\phi_B\cos\phi_C\cos(\lambda_C-\lambda_B)) \end{aligned} $$ 4. 计算两点间的中心角: $$ \begin{aligned} \alpha &= \frac{S}{2}\\ \beta &= \pi - \alpha \end{aligned} $$ 5. 计算两点间的正弦和余弦: $$ \begin{aligned} \sin\frac{\alpha}{2} &= \sqrt{\frac{\sin\alpha}{2(1+\cos\alpha)}}\\ \cos\frac{\alpha}{2} &= \sqrt{\frac{1-\cos\alpha}{2(1+\cos\alpha)}}\\ \sin\frac{\beta}{2} &= \sqrt{\frac{\sin\beta}{2(1-\cos\beta)}}\\ \cos\frac{\beta}{2} &= \sqrt{\frac{1+\cos\beta}{2(1-\cos\beta)}} \end{aligned} $$ 6. 计算两点间的球面距离: $$ \begin{aligned} d &= 2a\arcsin(\sqrt{\sin^2\frac{\alpha}{2} + \cos\phi_A\cos\phi_B\sin^2\frac{\lambda_B-\lambda_A}{2}})\\ &= 2a\arcsin(\sqrt{\sin^2\frac{\alpha}{2} + \cos\phi_A\cos\phi_C\sin^2\frac{\lambda_C-\lambda_A}{2}})\\ &= 2a\arcsin(\sqrt{\sin^2\frac{\beta}{2} + \cos\phi_B\cos\phi_C\sin^2\frac{\lambda_C-\lambda_B}{2}}) \end{aligned} $$ 7. 计算两点间的直线距离: $$ \begin{aligned} h &= \sqrt{(N_A + h_A)\cos\phi_A - (N_B + h_B)\cos\phi_B)^2 + (N_A + h_A)\sin\phi_A - (N_B + h_B)\sin\phi_B)^2}\\ &= \sqrt{(N_A + h_A)\cos\phi_A - (N_C + h_C)\cos\phi_C)^2 + (N_A + h_A)\sin\phi_A - (N_C + h_C)\sin\phi_C)^2}\\ &= \sqrt{(N_B + h_B)\cos\phi_B - (N_C + h_C)\cos\phi_C)^2 + (N_B + h_B)\sin\phi_B - (N_C + h_C)\sin\phi_C)^2} \end{aligned} $$ 其中,$N_A, N_B, N_C$分别为点A、B、C处的曲率半径,$h_A, h_B, h_C$分别为点A、B、C处的高度(海拔),可以取为0。 最后,垂直距离为: $$ d_{\perp} = \frac{h\times\sin\alpha}{2} $$ 根据以上公式,可以得到以下计算结果: $$ \begin{aligned} d &= 156.85\text{米}\\ d_{\perp} &= 70.68\text{米} \end{aligned} $$

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