经纬高与北天东坐标之间的转换方法

经纬高是地理坐标系的表示方法,北天东则是一种直角坐标系。它们之间通过直角坐标系原点的经纬度联系起来,并可相互转换。下面介绍它们之间的转换方法。

坐标系分类

目前常用的坐标系统分成两种:地理坐标系和直角坐标系。下面分别介绍这两种坐标系。

地理坐标系

地理坐标系一般是指由经度、纬度和相对高度组成的坐标系,能够标示地球上的任何一个位置。经度和纬度常合称为经纬度,把球面上的经纬度显示在平面地图上需要采用某种地图投影。

地理坐标系的用途很广泛,例如天文学上常用的黄道坐标系、赤道坐标系同样也是一种地理坐标系。

直角坐标系

笛卡尔坐标系(英语:Cartesian coordinate system,也称直角坐标系)在数学中是一种正交坐标系,由法国数学家勒内·笛卡尔引入而有此名。

二维的直角坐标系通常由两个互相垂直的坐标轴设定,通常分别称为x-轴和 y-轴;两个坐标轴的相交点,称为原点,通常标记为O,既有“零”的意思,又是英语“Origin”的首字母。每一个轴都指向一个特定的方向。这两个不同线的坐标轴,决定了一个平面,称为xy-平面,又称为笛卡尔平面。通常两个坐标轴只要互相垂直,其指向何方对于分析问题是没有影响的,但习惯性地,x-轴被水平摆放,称为横轴,通常指向右方;y-轴被竖直摆放而称为纵轴,通常指向上方。两个坐标轴这样的位置关系,称为二维的右手坐标系,或右手系。

直角坐标系也可以推广至三维空间与高维空间 (higher dimension)。在原本的二维直角坐标系,再添加一个垂直于x-轴,y-轴的坐标轴,称为z-轴。假若,这三个坐标轴满足右手定则,则可得到三维的直角坐标系。这z-轴与x-轴,y-轴相互正交于原点。在三维空间的任何一点P,可以用直角坐标${\displaystyle (x,\ y,\ z)}$来表达其位置。

直角坐标系的用途非常广泛。例如天文学上常用的赤道直角坐标系、地平坐标系是一种直角坐标系。地心地固坐标系、北天东坐标系、北东地坐标系都是一种直角坐标系。

转换方法

经纬高与北天东的转换方法,通常通过地心地固坐标系作为中介进行转换。例如,经纬高转北天东,首先将经纬高转地心地固坐标系,再将地心地固坐标系转北天东坐标系。北天东转经纬高亦如此。

经纬高转地心地固坐标系

地心地固坐标系的示意图如图1所示。

地心地固坐标系

图1 地心地固坐标系

地心地固坐标系转北天东

参考链接

  1. 地心地固坐标系,by wikipedia.
  2. 地球椭球,by wikipedia.
  3. 椭球体的重要参数和公式,by 一灯.
  4. how do I translate of lon/lat coordinate by some N-E meters distance on earth surface?,by stackoverflow.
  5. 笛卡尔坐标系,by wikipedia.
  6. 地理坐标系,by wikipedia.
  7. ECEF坐标系,by 深_蓝.
  8. 空间参考系统,by wikipedia.