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¿Entender las diferencias entre las ecuaciones geodésicas (WGS84) y el ECEF?

Los métodos sugeridos en este , que y allí todos recomiendan lo siguiente:

$$x = R \cos(\theta) \cos(\phi)$$ $$y = R \cos(\theta) \sin(\phi)$$ $$z = R \sin(\theta),$$

donde la latitud es $\theta$ la longitud es $\phi$ y el radio aproximado de la Tierra es $R$ (6371 km).

Sin embargo, no estoy seguro de por qué estas ecuaciones utilizan $R$ en lugar de su documentado forma:

$$x = (N(\theta) + h) \cos(\theta) \cos(\phi)$$ $$y = (N(\theta) + h) \cos(\theta) \sin(\phi)$$ $$z = \left(\frac{b^2}{a^2} N(\theta) + h\right) \sin(\theta),$$

donde la altitud es $h$ el semieje mayor es $a$ , el eje semiprincipal es $b$ y el radio de curvatura vertical principal es $N(\theta)$ . Además, podemos decir:

$$N(\theta) = \frac{a}{\sqrt{1-{e^2}\sin^{2}(\theta)}}$$ y... $$e^2 = 1 - \frac{b^2}{a^2}$$ así... $$z = (1 - e^2) (N(\theta) + h) \sin(\theta).$$

Ahora, para mis propósitos, estoy tratando todos los puntos con una altitud de 1, por lo que el $h$ puede ser eliminado. Lo que no comprendo es cómo llegan a:

$$N(\theta) = R$$

y...

$$(1-e^2) * N(\theta) = R$$

¿Es seguro utilizar el radio de la Tierra como aproximación o debo utilizar las restricciones de WGS84 (semimayor y primera excentricidad) en mis cálculos?

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Narasimham Puntos 7596

Comentarios

La Tierra no es perfectamente plana. Hay un aplanamiento en los polos.

El WDS84 modifica las coordenadas esféricas de dos maneras.

Primero para tener en cuenta el abultamiento ecuatorial a través del factor de excentricidad $e.$

En segundo lugar, si las distancias se miden desde un avión o nave espacial a una altitud $h$ por encima de la tierra esta altitud debe añadirse al radio de la tierra.

Las líneas paralelas, a diferencia de los meridianos, no son geodésicas ni siquiera en el modelo de tierra esférica ideal $ (e=0). $ En latitudes más altas, la distancia medida a lo largo de las latitudes y la geodésica del camino más corto es más pronunciada.

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Zachary Johnson Puntos 18

El valor de $e^2$ para la Tierra es aproximadamente $6.6\times 10^{-3}$ , así que eso multiplicado por el radio de la Tierra es del orden de 40 kilómetros. Mientras no te importe perder tus posiciones por ese margen, no importa que la Tierra esté aproximada por una esfera. En cuanto se necesite una mayor precisión, se necesitarán las ecuaciones completas del WGS84.

Además, es muy importante entender que los ángulos de latitud en las ecuaciones del WGS son no geocéntrico, por lo que el $\theta$ en los dos sistemas de coordenadas no tienen los mismos valores.

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