一种高精度大地距离计算方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度大地距离计算方法。它包括首先根据原椭球的参数以及P1和P2两点在原椭球上的大地坐标，以过P1、P2两点的平均高程作一新椭球，保持新椭球和原椭球中心重合、三轴重合、偏心率相等；然后根据新椭球的参数和P1和P2两点在原椭球上的大地坐标分别计算P1和P2两点在新椭球上的归化点P1'点和P2'点在新椭球上的大地坐标；最后计算P1'、P2'两点间的大地距离；则P1'、P2'两点间的大地距离即为P1、P2两点间的大地距离。本发明专利技术方法具有设计思想巧妙，方法简便，实用性强，准确可靠等特点，能够有效应用到高精度、大高程、远距离大地距离计算领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于大地距离计算领域，具体设及。
技术介绍
地球表面有海洋、湖泊、高原、山脉等不同地形地貌，不同的地貌特点不同，如平原 地区宽广平坦，起伏很小，而山地则地势较高，层巧叠峰。在描述地球表面特征时，两点间的 大地距离与其所处的实际地形紧密有关。而要想完全精确的计算出两点间的大地距离是 比较困难的，严格意义上来说需要精确测量，该种方式工作量很大，实现起来比较困难。传 统做法是将地球近似为有一定扁率的旋转楠球，则其上两点间的最短距离即为大地线的长 度，并将该大地线的长度视为对真实大地距离的近似。针对此类问题的研究因其在许多学 科领域具有重要意义，引起了业界许多专家学者对该项研究的重视，并取得了许多有价值 的成果。 该里引入大地高程概念，大地高程是反映大地起伏状况的一个重要参数。之前针 对该问题的研究一般地视两点的大地高程为零，即相当于求参考楠球面上两点的大地距离 计算，由于该理想化模型并未考虑大地起伏因素的影响，在实际应用中很可能造成较大的 误差。如果在计算大地距离模型中能将大地高程因素考虑进去，便可W使计算得到的结果 更好地接近真实大地距离。一般地，海洋、平原等地形起伏较小的区域，用理想化的参考楠 球模型计算大地距离已经可W满足一定要求，但对于高原、山脉等地形起伏较大的区域，用 传统方法计算就不再适宜，尤其是当两点间相隔很远，且大地高程较大时，误差会更大。该 使得对大地距离计算精度要求较高的应用领域如长波精密授时W及精确航程规划等，亟需 一种更高精度的大地距离计算方法来应对。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种简单可靠、适用 范围广的高精度大地距离计算方法。本专利技术采用的技术方案是；，包括W下步骤： 1)根据原楠球的参数W及Pi和P巧点在原楠球上的大地坐标，W过P1、P巧点的 平均高程作一新楠球，保持新楠球和原楠球中屯、重合、=轴重合、偏屯、率相等，计算新楠球 的参数；2)设定Pi和P巧点在新楠球上的归化点分别对应为P1'和P2'，根据新楠球的参 数和Pi和P巧点在原楠球上的大地坐标分别计算P/点和P,'点在新楠球上的大地坐标； [000引扣根据Pi'点和P2'点在新楠球上的大地坐标，计算P/、P2'两点间的大地距离； 则Pi'、？2'两点间的大地距离即为Pi、P巧点间的大地距离。 进一步地，W过Pi、P2两点的平均高程作一新楠球的方法为；将原楠球中过P1或P2点的法线延长至Pi'或P2'，使P/或P2'相对于原楠球的大地高程为Pl、P2两点的平均高 程，过Pi'或P2'点作一新楠球。 进一步地，所述新楠球的参数的计算方法为：[001引式中；Pi和P巧点在原楠球中的大地坐标分别为P1化，L。Hi)和P2炬2,L2, &)，a、b分半原楠球的长半轴和短半轴，Hm为P1、P2两点相对于原楠球的平均高程，N1为P1'点在 原楠球中的卯酉圈曲率半径。 进一步地，所述P/点和P2'点在新楠球上的大地坐标分别为Pi'炬1'，Li，0)和 炬2'，1^2,0)，其中 式中；Pi和P巧点在原楠球中的大地坐标分别为P1化，Li，Hi)和P2炬2,L2, &)，a、 b分别为原楠球的长半轴和短半轴，Hm为P1、P2两点相对于原楠球的平均高程，N2和M2分别 为P2'在原楠球中的卯酉圈曲率半径和子午圈曲率半径。 更进一步地，所述Pi'、口2'两点间的大地距离通过Andoyer-Lambed公式计算。 [001引本专利技术的有益效果是： 1.思路新颖，设计巧妙；本专利技术的核屯、一是新楠球的构建方法，新楠球在原楠球 基础上顾及到了两点的大地高程因素，二是新楠球上两归化点大地坐标的计算，利用新楠 球与原楠球相似的原理，求得新楠球的改正量地、化、地，进而求出两归化点的大地坐标。 2.原理简单，可实现性强：本专利技术方法将求解原楠球上两点间的大地距离转化为 求解两归化点间的距离，两点在新楠球上的归化点高程为零，该样两归化点的大地距离采 用经典的Andoyer-Lambed公式求解即可。 3.可应用性强；本专利技术方法考虑了大地高程对大地距离的影响，相比忽略大地高 程的传统方法，该方法更加贴近实际情况，在高精度大地测量等领域具有很好的适用性。【附图说明】 图1为本专利技术计算方法流程图。 图2为本专利技术两点间参考楠球面距离和实际大地距离计算示意图。 图3为本专利技术构造相似楠球的示意图。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发 明，但它们不对本专利技术构成限定。 现有大地距离计算通常不考虑两点的大地高程因素，都假设两点在参考楠球上， 该无疑会造成计算误差。本专利技术采用了一种新楠球的构造方法，如图1、图2所示，该方法同 时考虑两点的大地高程，将原楠球中过点Pi的法线0'P延长至P1'，使得Pi'相对于原楠球 的大地高程为二，过Pi'点构造出一个与原楠球相似的新楠球。由于构造的新 楠球为原楠球的相似楠球，即中屯、重合、=轴重合、偏屯、率相等，空间中一点在原楠球和新 楠球中的大地经度并未改变，只是大地绅度和大地高程发生了变化，那么根据原楠球的参 数，可W推导出新楠球的长半轴、短半轴等参数，为进一步求解两点在新楠球上的归化点大 地坐标提供了参考基准。 新楠球的参数计算出来后，根据归化原则"空间中一点在原楠球和新楠球中的大 地经度并未改变，只是大地绅度和大地高程发生了变化"，可求出两归化点的大地坐标，然 后根据Andoyer-Lambed公式计算出新楠球上两归化点间的大地距离，并W此作为原楠球 上两点间的大地距离。[002引本专利技术所提出的高精度大地距离计算方法可概括为W下两步；第一步，构造新楠 球，确定新楠球的长半轴、短半轴等参数；第二步，W新楠球为基准，并求解Pi、P2两点在新 楠球上的归化点Pi'、P2'的大地坐标。 1)新楠球构造及其参数计算方法 已知两点在原楠球上的大地坐标分别为Pi炬1，Li，Hi)和P2炬2,L2, &)，为计算Pi、P2 两点间的大地距离，首先需要构造新楠球模型，该新楠球的构造过程具体方法如下： 如图3所示，设原楠球的长半轴和短半轴分别为a、b，将原楠球中过Pi点的法线 O'P延长至Pi'，使得P/相对于原楠球的大地高程为过Pi'点作一新楠球， 并保持新楠球和原楠球中屯、重合、=轴重合（X，y，Z轴分别重合）、偏屯、率相等，该楠球即为 原楠球的相似楠球。 然后求解新楠球的参数，设新楠球的长半轴和短半轴分别为a。、b。，则有[003引 a。二a+da(1) bn二b+db(2)[003引 也=午 （3) ah 式中，da、化分别为新楠球相对于原楠球长半轴和短半轴的改正量。 设空间中一点在原楠球中的大地坐标为化LH)，不同大地坐标的转换模型式如 下： 考虑到新楠球与原楠球中屯、重合、S轴当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度大地距离计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据原椭球的参数以及P1和P2两点在原椭球上的大地坐标，以过P1、P2两点的平均高程作一新椭球，保持新椭球和原椭球中心重合、三轴重合、偏心率相等，计算新椭球的参数；2)设定P1和P2两点在新椭球上的归化点分别对应为P1'和P2'，根据新椭球的参数和P1和P2两点在原椭球上的大地坐标分别计算P1'点和P2'点在新椭球上的大地坐标；3)根据P1'点和P2'点在新椭球上的大地坐标，计算P1'、P2'两点间的大地距离；则P1'、P2'两点间的大地距离即为P1、P2两点间的大地距离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李厚朴，边少锋，胡彦逢，钟斌，纪兵，赵屹男，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42