Точность сферической тригонометрии на эллипсоиде

Вопросы общего характера по ГИС и дистанционному зондированию, не связанные с конкретным ПО.
KotAlex
Участник
Сообщения: 79
Зарегистрирован: 24 дек 2015, 11:28
Репутация: 1

Re: Точность сферической тригонометрии на эллипсоиде

Сообщение KotAlex » 16 фев 2017, 10:27

ericsson писал(а):Если вас такой вопрос точности интересовал, то про это на Хабре статья была https://habrahabr.ru/post/239251/
Спасибо за статью. Прочел ее с интересом, поскольку некоторое время назад уже сталкивался с ошибками отображения объектов на картах Гугла ( точнее - на Спутнике Гугла ). Правда, проявлялись эти ошибки совсем иначе, чем описанное в статье.
Что же касается описанной в статье ситуации, то она очень сильно отличается от обсуждаемой здесь. Автор статьи рассматривает ошибку, возникающую вследствие операций с объектами на проекциях Гугла, из-за разнобоя и неточностей этих проекций. Я же, в случае сферической тригонометрии, делаю все расчеты в "чистой" сферической математике безотносительно к каким-либо проекциям. Ведь в используемых формулах сферической тригонометрии никакими проекциями и не пахнет ! И возможные ошибки здесь определяются только погрешностями численных расчетов, а не преобразованиями в самих формулах.
Что же касается расчетов для эллипсоидной проверхности, то здесь ничего определенного сказать не могу. Использовал для этого geod.exe, залезть во внутрь которого и посмотреть не могу. Если для расчетов используется "чистая" эллиптическая геометрия без каких-либо намеков на какие-либо проекции, то это одно. А если расчеты идут на каких-либо проекциях эллиптической поверхности - это совсем другое.
Если кто-то владеет информацией на этот счет - каким методом идет расчет на эллипсоиде, - то буду рад прочитать об этом.
Еще раз - всем спасибо.

Аватара пользователя
Игорь Белов
Гуру
Сообщения: 2229
Зарегистрирован: 04 янв 2011, 22:00
Репутация: 1501
Откуда: Казань

Re: Точность сферической тригонометрии на эллипсоиде

Сообщение Игорь Белов » 16 фев 2017, 10:53

KotAlex писал(а):Использовал для этого geod.exe, залезть во внутрь которого и посмотреть не могу.
Если кто-то владеет информацией, каким методом идет расчет на эллипсоиде, - то буду рад прочитать об этом.
Утилита geod из современного PROJ.4 использует библиотеку GeographicLib. Разложения и ссылки приводятся на страничке Geodesics on an ellipsoid of revolution.
The purpose of computing is insight, not numbers

KotAlex
Участник
Сообщения: 79
Зарегистрирован: 24 дек 2015, 11:28
Репутация: 1

Re: Точность сферической тригонометрии на эллипсоиде

Сообщение KotAlex » 16 фев 2017, 18:50

Игорь Белов писал(а): Утилита geod из современного PROJ.4 использует библиотеку GeographicLib. Разложения и ссылки приводятся на страничке Geodesics on an ellipsoid of revolution.
Спасибо за ссылки.

ericsson
Гуру
Сообщения: 3321
Зарегистрирован: 27 июл 2009, 19:26
Репутация: 748
Ваше звание: Вредитель полей

Re: Точность сферической тригонометрии на эллипсоиде

Сообщение ericsson » 16 фев 2017, 20:06

В статье на Хабре сравниваются не проекции, а системы координат. В одной из которых используется эллипсоид WGS84, а в другой - грубое приближение к нему, т.е. сфера с таким же как у него экватором. Так что проекции, в данном случае, вынесены за скобки, так сказать. Результат расхождения вызван только разницей между сферой и эллипсоидом.

KotAlex
Участник
Сообщения: 79
Зарегистрирован: 24 дек 2015, 11:28
Репутация: 1

Re: Точность сферической тригонометрии на эллипсоиде

Сообщение KotAlex » 17 фев 2017, 10:12

ericsson писал(а):В статье на Хабре сравниваются не проекции, а системы координат. В одной из которых используется эллипсоид WGS84, а в другой - грубое приближение к нему, т.е. сфера с таким же как у него экватором. Так что проекции, в данном случае, вынесены за скобки, так сказать. Результат расхождения вызван только разницей между сферой и эллипсоидом.
Поскольку, как я вижу, наше с вами расхождение во взглядах происходит из-за недоразумения - мы с вами просто по разному трактуем исходные условия ситуации, то давайте эту ситуацию разберем более подробно.
Что делает автор статьи ? Если упрощенно - он берет точку с известными координатами ( широта, долгота ) и ставит эту точку на эллипсоид - там, где она и должна быть. Затем точку с ЭТИМИ же координатами ставит на аппроксимирующую эллипсоид сферу - там, где она и должна быть на сфере. Таким образом, получили две точки, имеющие ИСТИННОЕ положение на сферической и эллиптической поверхностях. Поскольку эти две поверхности ( эллиптическая и сферическая ), очевидно, принципиально не могут совпасть в пространстве, то и положения этих двух точек тоже, очевидно, не могут совпасть в пространстве ( не рассматриваем вырожденный частный случай, когда обе точки придутся на место пересечения обеих поверхностей ). Поскольку обе эти точки не совпадают в пространстве, то, очевидно, и проекции этих точек из одного центра на одну проекционную
поверхность тоже не совпадут. ( Можно, конечно, подобрать такую проекцию, что обе точки окажутся на одной линии проекции, но, опять же, не будем ударяться в такие частности ). Автор и показывает расхождение проекций таких точек, надо сказать, весьма наглядно. Что имеем ? Обе точки имеют ИСТИННЫЕ ОДИНАКОВЫЕ координаты, но эти координаты отмеряются на РАЗНЫХ поверхностях. И вследствие этого
они и не совпадают ни в пространстве, ни в проекции. В данном случае можно вообще забыть про какие-либо проекции ! И оценивать расхождение ( несовпадение ) точек только по различению их положения в пространстве. Насколько это удобно - это уже другой вопрос ...
Теперь мой случай. Имеем эллиптическую поверхность. Сферическая поверхность отсутствует начисто как класс ! Проекции выкидываем - они не нужны ! Решаем на этой ( эллиптической ) поверхности какую-либо задачу, в результате которой получим конкретную точку с конкретными координатами ( например, первую геодезическую ). И решаем задачу "эллиптическим" методом. В результате получим первую точку с ИСТИННЫМИ координатами. Затем решаем эту же задачу, но "сферическим" методом. В результате получим вторую точку с истинными координатами для сферической поверхности, но, поскольку ее у нас нет, то эти координаты будут ЛОЖНЫМИ для эллиптической поверхности. Ну а поскольку решали разными методами для разных поверхностей, то, естесственно, координаты первой и второй точек совпадать не будут.
Итак, в первом случае имеем две точки с ОДИНАКОВЫМИ ИСТИННЫМИ координатами на РАЗНЫХ поверхностях, из-за чего они не совпадают в пространстве и на проекции.
Во втором случае имеем первую точку с ИСТИННЫМИ координатами и вторую точку с ЛОЖНЫМИ координатами на ОДНОЙ и той же поверхности, не совпадающих в пространстве из-за различия этих координат.
Поскольку ситуации разные, то и ошибки тоже разные. Насколько разные - интересный, конечно, вопрос, но уже другой ...

stout
Участник
Сообщения: 91
Зарегистрирован: 13 апр 2012, 17:09
Репутация: 52

Re: Точность сферической тригонометрии на эллипсоиде

Сообщение stout » 27 фев 2017, 15:40

KotAlex писал(а): В данной рассматриваемой задаче эквивалентная сфера - это такая сфера, на которой решение первой геодезической ( ставим вторую точку на заданных азимуте и дистанции от первой ) и проведение линии между двумя точками даст минимальное отклонение от решения этих же задач на эллипсоиде.
Посмотрите вложения. Следующая статья о том же самом, но на англицком А здесь пример простого кода для решения задачи на эллипсоиде
C++ and Java code for recursion formulas.pdf
(691.64 КБ) 338 скачиваний
Сам код можно найти на странице GPS TOOL BOX
https://www.ngs.noaa.gov/gps-toolbox/exist.htm
Кстати, прямую и обратную геодезические задачи можно решать заменив геодезическую нормальным сечением.
Ошибка от такой замены для многих задач очень мала.

KotAlex
Участник
Сообщения: 79
Зарегистрирован: 24 дек 2015, 11:28
Репутация: 1

Re: Точность сферической тригонометрии на эллипсоиде

Сообщение KotAlex » 28 фев 2017, 14:54

stout писал(а): ...
Большое спасибо за материалы. С интересом ознакомился.
Перед тем, как открыть данную тему, я примерно представлял, что именно надо сделать, однако, во-первых,
хотел получить подтверждение правильности своих предположений, а во-вторых, понадеялся на то, что кто-то,
возможно, уже имеет готовый ответ.
То, что существуют преобразования между эллипсоидом и сферой - это понятно. И понятно также, что специалистам-картографам и геодезистам об этом известно. Но, я-то, как уже писал выше, не специалист ни в геодезии, ни в картографии ...
Еще когда учился в университете, успешно прогулял доп. курсы по картографии, поскольку оная меня в то время нисколько не интересовала. Если бы я в то время знал, что спустя столько лет придется заняться ею ...
А так - обсуждаемую проблему решил при помощи Geod. Правда, поскольку эта утилита для командной строки, пришлось несколько помучиться, прежде чем удалось загнать ее в диалоговый оконный режим Windows. Зато теперь она за меня делает все, что надо ...
Так что, теперь можно изобразить довольного кота, которому неохота ловить мышей - закрыть глазки и сделать вид, что мышки нет ...

Ответить

Вернуться в «Общие вопросы»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 14 гостей