経緯度・高さと地心直交座標の相互換算

\(\varphi\): 緯度 \(\lambda\): 経度
\(h\): 楕円体高 \(N\): 卯酉線曲率半径
\(N_{\rm g}\): ジオイド高    \(H\): 標高\(\:(=h-N_{\rm g})\)
\(a, f\): 地球楕円体の長半径及び扁平率
\(X, Y, Z\): 地心直交座標系における座標値

\(\tilde{f}=(1-f)^2\, ,\:\:N=\dfrac{a}{\sqrt{1-(1-\tilde{f})\sin^{2}\varphi}}\, ,\:\:\)

\(P = \sqrt{X^2+Y^2}\, ,\:\:Z_P=Z/P\, ,\:\:Q = \tilde{f}+Z_P^2\, ,\:\:\tilde{a}=\dfrac{a(1-\tilde{f})}{P\sqrt{\tilde{f}Q}}\)

とする。

緯度、経度及び楕円体高から地心直交座標への換算

\(X=(N+h)\cos\varphi \cos\lambda\)

\(Y=(N+h)\cos\varphi \sin\lambda\)

\(Z=(\tilde{f}N+h)\sin\varphi\)

地心直交座標から緯度、経度及び楕円体高への換算

\(t_0 = Z_P\left(\dfrac{Q+\tilde{a}Z_P^2}{Q-\tilde{a}\tilde{f}^2}\right)\, ,\:\:t = \dfrac{Z_P}{1-\tilde{a}\sqrt{\tilde{f}Q\big/(1+\tilde{f}t_0^2)}}\)

\(\varphi = \tan^{-1}t\, ,\:\:\lambda = \tan^{-1}\dfrac{Y}{X}\, ,\:\:h = \sqrt{1+t^2}\left(P-\dfrac{a}{\sqrt{1+\tilde{f}t^2}}\right)\)