[发明专利]一种高精度大地距离计算方法

说明书

技术领域

本发明属于大地距离计算领域，具体涉及一种高精度大地距离计算方法。

背景技术

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，层峦叠嶂。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，这种方式工作量很大，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椭球，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。

这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，即相当于求参考椭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，便可以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，用理想化的参考椭球模型计算大地距离已经可以满足一定要求，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。这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以及精确航程规划等，亟需一种更高精度的大地距离计算方法来应对。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，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。

本发明采用的技术方案是：一种高精度大地距离计算方法，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。

进一步地，以过P₁、P₂两点的平均高程作一新椭球的方法为：将原椭球中过P₁或P₂点的法线延长至P₁'或P₂'，使P₁'或P₂'相对于原椭球的大地高程为P₁、P₂两点的平均高程，过P₁'或P₂'点作一新椭球。

进一步地，所述新椭球的参数的计算方法为：