1 | // %pacpus:license{
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2 | // This file is part of the PACPUS framework distributed under the
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3 | // CECILL-C License, Version 1.0.
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4 | /// @author Marek Kurdej <firstname.surname@utc.fr>
|
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5 | /// @author Jean Laneurit <firstname.surname@utc.fr>
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6 | /// @date April, 2010
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7 | // %pacpus:license}
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8 |
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9 | #include <Pacpus/PacpusTools/geodesie.h>
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10 |
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11 | #include <fstream>
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---|
12 |
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---|
13 | using ::boost::math::constants::pi;
|
---|
14 | using ::boost::math::constants::half_pi;
|
---|
15 | using ::std::abs;
|
---|
16 | using ::std::atan;
|
---|
17 | using ::std::exp;
|
---|
18 | using ::std::ifstream;
|
---|
19 | using ::std::ostream;
|
---|
20 | using ::std::log;
|
---|
21 | using ::std::sin;
|
---|
22 | using ::std::string;
|
---|
23 |
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---|
24 | #ifdef _MSC_VER
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---|
25 | #pragma warning(disable : 4244)
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26 | #endif //_MSC_VER
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---|
27 |
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---|
28 | namespace Geodesy
|
---|
29 | {
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---|
30 |
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31 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
32 | Matrice::Matrice(const Matrice& A)
|
---|
33 | {
|
---|
34 | c0_l0 = A.c0_l0;
|
---|
35 | c1_l0 = A.c1_l0;
|
---|
36 | c2_l0 = A.c2_l0;
|
---|
37 | c0_l1 = A.c0_l1;
|
---|
38 | c1_l1 = A.c1_l1;
|
---|
39 | c2_l1 = A.c2_l1;
|
---|
40 | c0_l2 = A.c0_l2;
|
---|
41 | c1_l2 = A.c1_l2;
|
---|
42 | c2_l2 = A.c2_l2;
|
---|
43 | }
|
---|
44 |
|
---|
45 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
46 | Matrice::Matrice()
|
---|
47 | {
|
---|
48 | c0_l0 = 0.0;
|
---|
49 | c1_l0 = 0.0;
|
---|
50 | c2_l0 = 0.0;
|
---|
51 | c0_l1 = 0.0;
|
---|
52 | c1_l1 = 0.0;
|
---|
53 | c2_l1 = 0.0;
|
---|
54 | c0_l2 = 0.0;
|
---|
55 | c1_l2 = 0.0;
|
---|
56 | c2_l2 = 0.0;
|
---|
57 | }
|
---|
58 |
|
---|
59 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
60 | void Matrice::Apply(double v0, double v1, double v2, double& Mv0, double& Mv1, double& Mv2)
|
---|
61 | {
|
---|
62 | Mv0 = c0_l0 * v0 + c1_l0 * v1 + c2_l0 * v2;
|
---|
63 | Mv1 = c0_l1 * v0 + c1_l1 * v1 + c2_l1 * v2;
|
---|
64 | Mv2 = c0_l2 * v0 + c1_l2 * v1 + c2_l2 * v2;
|
---|
65 | }
|
---|
66 |
|
---|
67 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
68 | Matrice ProdMat(Matrice const& A, Matrice const& B)
|
---|
69 | {
|
---|
70 | Matrice out;
|
---|
71 |
|
---|
72 | out.c0_l0 = A.c0_l0 * B.c0_l0 + A.c1_l0 * B.c0_l1 + A.c2_l0 * B.c0_l2;
|
---|
73 | out.c1_l0 = A.c0_l0 * B.c1_l0 + A.c1_l0 * B.c1_l1 + A.c2_l0 * B.c1_l2;
|
---|
74 | out.c2_l0 = A.c0_l0 * B.c2_l0 + A.c1_l0 * B.c2_l1 + A.c2_l0 * B.c2_l2;
|
---|
75 |
|
---|
76 | out.c0_l1 = A.c0_l1 * B.c0_l0 + A.c1_l1 * B.c0_l1 + A.c2_l1 * B.c0_l2;
|
---|
77 | out.c1_l1 = A.c0_l1 * B.c1_l0 + A.c1_l1 * B.c1_l1 + A.c2_l1 * B.c1_l2;
|
---|
78 | out.c2_l1 = A.c0_l1 * B.c2_l0 + A.c1_l1 * B.c2_l1 + A.c2_l1 * B.c2_l2;
|
---|
79 |
|
---|
80 | out.c0_l2 = A.c0_l2 * B.c0_l0 + A.c1_l2 * B.c0_l1 + A.c2_l2 * B.c0_l2;
|
---|
81 | out.c1_l2 = A.c0_l2 * B.c1_l0 + A.c1_l2 * B.c1_l1 + A.c2_l2 * B.c1_l2;
|
---|
82 | out.c2_l2 = A.c0_l2 * B.c2_l0 + A.c1_l2 * B.c2_l1 + A.c2_l2 * B.c2_l2;
|
---|
83 | return out;
|
---|
84 | }
|
---|
85 |
|
---|
86 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
87 | Matrice TransMat(Matrice const& A)
|
---|
88 | {
|
---|
89 | Matrice out;
|
---|
90 | out.c0_l0 = A.c0_l0;
|
---|
91 | out.c1_l0 = A.c0_l1;
|
---|
92 | out.c2_l0 = A.c0_l2;
|
---|
93 | out.c0_l1 = A.c1_l0;
|
---|
94 | out.c1_l1 = A.c1_l1;
|
---|
95 | out.c2_l1 = A.c1_l2;
|
---|
96 | out.c0_l2 = A.c2_l0;
|
---|
97 | out.c1_l2 = A.c2_l1;
|
---|
98 | out.c2_l2 = A.c2_l2;
|
---|
99 | return out;
|
---|
100 | }
|
---|
101 |
|
---|
102 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
103 | ostream& operator<<(ostream& os, Matrice const& A)
|
---|
104 | {
|
---|
105 | os << A.c0_l0 << "\t" << A.c1_l0 << "\t" << A.c2_l0 << "\n";
|
---|
106 | os << A.c0_l1 << "\t" << A.c1_l1 << "\t" << A.c2_l1 << "\n";
|
---|
107 | os << A.c0_l2 << "\t" << A.c1_l2 << "\t" << A.c2_l2 << "\n";
|
---|
108 | return os;
|
---|
109 | }
|
---|
110 |
|
---|
111 | void Write(Matrice const& A, ostream& out)
|
---|
112 | {
|
---|
113 | out << A;
|
---|
114 | }
|
---|
115 |
|
---|
116 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
117 | Raf98::Raf98()
|
---|
118 | {
|
---|
119 | }
|
---|
120 |
|
---|
121 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
122 | Raf98::~Raf98()
|
---|
123 | {
|
---|
124 | m_dvalues.clear();
|
---|
125 | }
|
---|
126 |
|
---|
127 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
128 | bool Raf98::Interpol(double longitude, double latitude, double* Hwgs84) const
|
---|
129 | {
|
---|
130 | *Hwgs84 = 0.0;
|
---|
131 | if (m_dvalues.size() == 0) {
|
---|
132 | return false;
|
---|
133 | }
|
---|
134 | const double longitude_min = -5.5;
|
---|
135 | const double longitude_max = 8.5;
|
---|
136 | if (longitude < longitude_min) {
|
---|
137 | return false;
|
---|
138 | }
|
---|
139 | if (longitude > longitude_max) {
|
---|
140 | return false;
|
---|
141 | }
|
---|
142 | const double latitude_min = 42;
|
---|
143 | const double latitude_max = 51.5;
|
---|
144 | if (latitude < latitude_min) {
|
---|
145 | return false;
|
---|
146 | }
|
---|
147 | if (latitude > latitude_max) {
|
---|
148 | return false;
|
---|
149 | }
|
---|
150 | //conversion en position
|
---|
151 | double longPix = (longitude - longitude_min) * 30.;
|
---|
152 | double latPix = (latitude_max - latitude) * 40.;
|
---|
153 |
|
---|
154 | double RestCol, RestLig;
|
---|
155 | double ColIni, LigIni;
|
---|
156 | RestCol = modf(longPix, &ColIni);
|
---|
157 | RestLig = modf(latPix, &LigIni);
|
---|
158 |
|
---|
159 | double Zbd = (1.0 - RestCol) * (1.0 - RestLig) * LitGrille(ColIni, LigIni);
|
---|
160 | Zbd += RestCol * (1.0 - RestLig) * LitGrille(ColIni + 1, LigIni);
|
---|
161 | Zbd += (1.0 - RestCol) * RestLig * LitGrille(ColIni, LigIni + 1);
|
---|
162 | Zbd += RestCol * RestLig * LitGrille(ColIni + 1, LigIni + 1);
|
---|
163 | *Hwgs84 = Zbd;
|
---|
164 |
|
---|
165 | return true;
|
---|
166 | }
|
---|
167 |
|
---|
168 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
169 | double Raf98::LitGrille(unsigned int c, unsigned int l) const
|
---|
170 | {
|
---|
171 | const unsigned int w = 421;
|
---|
172 | // const unsigned int h=381;
|
---|
173 | return m_dvalues.at(c + l * w);
|
---|
174 | }
|
---|
175 |
|
---|
176 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
177 | bool Raf98::Load(const string& s)
|
---|
178 | {
|
---|
179 | ifstream in(s.c_str());
|
---|
180 | unsigned int w = 421;
|
---|
181 | unsigned int h = 381;
|
---|
182 |
|
---|
183 | m_dvalues.reserve(w * h);
|
---|
184 |
|
---|
185 | char entete[1024]; //sur 3 lignes
|
---|
186 | in.getline(entete, 1023);
|
---|
187 | in.getline(entete, 1023);
|
---|
188 | in.getline(entete, 1023);
|
---|
189 |
|
---|
190 | char bidon[1024];
|
---|
191 | double val;
|
---|
192 | for (unsigned int i = 0; i < h; ++i) {
|
---|
193 | for (unsigned int j = 0; j < 52; ++j) {
|
---|
194 | for (unsigned int k = 0; k < 8; ++k) {
|
---|
195 | in >> val;
|
---|
196 | m_dvalues.push_back(val);
|
---|
197 | }
|
---|
198 | in.getline(bidon, 1023);
|
---|
199 | }
|
---|
200 | for (unsigned int k = 0; k < 5; ++k) {
|
---|
201 | in >> val;
|
---|
202 | m_dvalues.push_back(val);
|
---|
203 | }
|
---|
204 | in.getline(bidon, 1023);
|
---|
205 | if (!in.good()) {
|
---|
206 | m_dvalues.clear();
|
---|
207 | return false;
|
---|
208 | }
|
---|
209 | }
|
---|
210 | return in.good();
|
---|
211 | }
|
---|
212 |
|
---|
213 | } // namespace Geodesy
|
---|
214 |
|
---|
215 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
216 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
217 |
|
---|
218 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
219 | //ALGO0001
|
---|
220 | double Geodesy::LatitueIsometrique(double latitude, double e)
|
---|
221 | {
|
---|
222 | double li = log(tan(pi<double>() / 4. + latitude / 2.)) + e * log((1 - e * sin(latitude)) / (1 + e * sin(latitude))) / 2;
|
---|
223 | return li;
|
---|
224 | }
|
---|
225 |
|
---|
226 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
227 | //ALGO0002
|
---|
228 | double Geodesy::LatitueIsometrique2Lat(double latitude_iso, double e, double epsilon)
|
---|
229 | {
|
---|
230 | double latitude_i = 2 * atan(exp(latitude_iso)) - half_pi<double>();
|
---|
231 | double latitude_ip1 = latitude_i + epsilon * 2;
|
---|
232 | while (abs(latitude_i - latitude_ip1) > epsilon) {
|
---|
233 | latitude_i = latitude_ip1;
|
---|
234 | latitude_ip1 = 2 * atan(
|
---|
235 | exp(e * 0.5 * log(
|
---|
236 | (1 + e * sin(latitude_i)) / (1 - e * sin(latitude_i))))
|
---|
237 | * exp(latitude_iso)) - half_pi<double>();
|
---|
238 | }
|
---|
239 | return latitude_ip1;
|
---|
240 | }
|
---|
241 |
|
---|
242 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
243 | void Geodesy::Geo2ProjLambert(
|
---|
244 | double lambda, double phi,
|
---|
245 | double n, double c, double e,
|
---|
246 | double lambdac, double xs, double ys,
|
---|
247 | double& X, double& Y)
|
---|
248 | {
|
---|
249 | double lat_iso = LatitueIsometrique(phi, e);
|
---|
250 | X = xs + c * exp(-n * lat_iso) * sin(n * (lambda - lambdac));
|
---|
251 | Y = ys - c * exp(-n * lat_iso) * cos(n * (lambda - lambdac));
|
---|
252 | }
|
---|
253 |
|
---|
254 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
255 | //ALGO0004
|
---|
256 | void Geodesy::Proj2GeoLambert(
|
---|
257 | double X, double Y,
|
---|
258 | double n, double c, double e,
|
---|
259 | double lambdac, double xs, double ys,
|
---|
260 | double epsilon,
|
---|
261 | double& lambda, double& phi)
|
---|
262 | {
|
---|
263 | double X_xs = X - xs;
|
---|
264 | double ys_Y = ys - Y;
|
---|
265 | double R = sqrt(X_xs * X_xs + ys_Y * ys_Y);
|
---|
266 | double gamma = atan(X_xs / ys_Y);
|
---|
267 | lambda = lambdac + gamma / n;
|
---|
268 | double lat_iso = -1 / n * log(fabs(R / c));
|
---|
269 | phi = LatitueIsometrique2Lat(lat_iso, e, epsilon);
|
---|
270 | }
|
---|
271 |
|
---|
272 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
273 | double Geodesy::ConvMerApp(double longitude)
|
---|
274 | {
|
---|
275 | double phi0_Lambert93 = Deg2Rad(46.5);
|
---|
276 | double lambda0_Lambert93 = Deg2Rad(3.0);
|
---|
277 | double conv = -sin(phi0_Lambert93) * (longitude - lambda0_Lambert93);
|
---|
278 | return conv;
|
---|
279 | }
|
---|
280 |
|
---|
281 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
282 | void Geodesy::Geographique_2_Lambert93(const Raf98& raf98, double lambda, double phi, double he, Matrice in, double& E, double& N, double& h, Matrice& out)
|
---|
283 | {
|
---|
284 | Matrice passage;
|
---|
285 | double conv = Geodesy::ConvMerApp(lambda);
|
---|
286 | double c_ = cos(conv);
|
---|
287 | double s_ = sin(conv);
|
---|
288 |
|
---|
289 | passage.c0_l0 = c_;
|
---|
290 | passage.c0_l1 = s_;
|
---|
291 | passage.c0_l2 = 0.0;
|
---|
292 |
|
---|
293 | passage.c1_l0 = -s_;
|
---|
294 | passage.c1_l1 = c_;
|
---|
295 | passage.c1_l2 = 0.0;
|
---|
296 |
|
---|
297 | passage.c2_l0 = 0.0;
|
---|
298 | passage.c2_l1 = 0.0;
|
---|
299 | passage.c2_l2 = 1.0;
|
---|
300 |
|
---|
301 | out = ProdMat(passage, in);
|
---|
302 | double diff_h;
|
---|
303 | raf98.Interpol(Rad2Deg(lambda), Rad2Deg(phi), &diff_h);
|
---|
304 | h = he - diff_h;
|
---|
305 |
|
---|
306 | Geodesy::Geo2ProjLambert(
|
---|
307 | lambda, phi,
|
---|
308 | n_Lambert93, c_Lambert93, e_Lambert93,
|
---|
309 | lambda0_Lambert93, xs_Lambert93, ys_Lambert93,
|
---|
310 | E, N);
|
---|
311 | }
|
---|
312 |
|
---|
313 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
314 | void Geodesy::Geographique_2_Lambert93(const Raf98& raf98, double lambda, double phi, double he, double& E, double& N, double& h)
|
---|
315 | {
|
---|
316 | Geodesy::Geo2ProjLambert(
|
---|
317 | lambda, phi,
|
---|
318 | n_Lambert93, c_Lambert93, e_Lambert93,
|
---|
319 | lambda0_Lambert93, xs_Lambert93, ys_Lambert93,
|
---|
320 | E, N);
|
---|
321 |
|
---|
322 | double diff_h;
|
---|
323 | raf98.Interpol(Rad2Deg(lambda), Rad2Deg(phi), &diff_h);
|
---|
324 | h = he - diff_h;
|
---|
325 | }
|
---|
326 |
|
---|
327 | /// Converts Lambert93 coordinates (East, North, Height) into geographical coordinates in radians (Longitude = Rad2Deg(lambda), Latitude = Rad2Deg(phi), Height)
|
---|
328 | void Geodesy::Lambert93_2_Geographique(const Raf98& raf98, double E, double N, double h, double& lambda, double& phi, double& he)
|
---|
329 | {
|
---|
330 | Geodesy::Proj2GeoLambert(
|
---|
331 | E, N,
|
---|
332 | n_Lambert93, c_Lambert93, e_Lambert93,
|
---|
333 | lambda0_Lambert93, xs_Lambert93, ys_Lambert93,
|
---|
334 | 0.0000000000000001,
|
---|
335 | lambda, phi);
|
---|
336 |
|
---|
337 | double diff_h;
|
---|
338 | raf98.Interpol(Rad2Deg(lambda), Rad2Deg(phi), &diff_h);
|
---|
339 | he = h + diff_h;
|
---|
340 | }
|
---|
341 |
|
---|
342 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
---|
343 | void Geodesy::Lambert93_2_Geographique(const Raf98& raf98, double E, double N, double h, Matrice in, double& lambda, double& phi, double& he, Matrice& out)
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344 | {
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---|
345 | Geodesy::Proj2GeoLambert(
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346 | E, N,
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347 | n_Lambert93, c_Lambert93, e_Lambert93,
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---|
348 | lambda0_Lambert93, xs_Lambert93, ys_Lambert93,
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---|
349 | 0.0000000000000001,
|
---|
350 | lambda, phi);
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---|
351 |
|
---|
352 | Matrice passage;
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---|
353 | double conv = Geodesy::ConvMerApp(lambda);
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354 | double c_ = cos(conv);
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---|
355 | double s_ = sin(conv);
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356 |
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---|
357 | passage.c0_l0 = c_;
|
---|
358 | passage.c0_l1 = -s_;
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---|
359 | passage.c0_l2 = 0.0;
|
---|
360 |
|
---|
361 | passage.c1_l0 = s_;
|
---|
362 | passage.c1_l1 = c_;
|
---|
363 | passage.c1_l2 = 0.0;
|
---|
364 |
|
---|
365 | passage.c2_l0 = 0.0;
|
---|
366 | passage.c2_l1 = 0.0;
|
---|
367 | passage.c2_l2 = 1.0;
|
---|
368 |
|
---|
369 | out = ProdMat(passage, in);
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---|
370 |
|
---|
371 | double diff_h;
|
---|
372 | raf98.Interpol(Rad2Deg(lambda), Rad2Deg(phi), &diff_h);
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---|
373 | he = h + diff_h;
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---|
374 | }
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---|
375 |
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376 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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377 | void Geodesy::Geographique_2_ECEF(double longitude, double latitude, double he, double& x, double& y, double& z)
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---|
378 | {
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379 | const double n = GRS_a / sqrt(1.0 - pow(GRS_e, 2) * pow(sin(latitude), 2));
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---|
380 | x = (n + he) * cos(latitude) * cos(longitude);
|
---|
381 | y = (n + he) * cos(latitude) * sin(longitude);
|
---|
382 | z = (n * (1.0 - pow(GRS_e, 2)) + he) * sin(latitude);
|
---|
383 | }
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---|
384 |
|
---|
385 | ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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---|
386 | void Geodesy::ECEF_2_ENU(double x, double y, double z, double& e, double& n, double& u, double lon0, double lat0, double he0)
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---|
387 | {
|
---|
388 | double slat = sin(lat0);
|
---|
389 | double clat = cos(lat0);
|
---|
390 | double slon = sin(lon0);
|
---|
391 | double clon = cos(lon0);
|
---|
392 |
|
---|
393 | Matrice C;
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394 | C.c0_l0 = -slon;
|
---|
395 | C.c1_l0 = clon;
|
---|
396 |
|
---|
397 | C.c0_l1 = -clon * slat;
|
---|
398 | C.c1_l1 = -slon * slat;
|
---|
399 | C.c2_l1 = clat;
|
---|
400 |
|
---|
401 | C.c0_l2 = clon * clat;
|
---|
402 | C.c1_l2 = slon * clat;
|
---|
403 | C.c2_l2 = slat;
|
---|
404 |
|
---|
405 | double x0, y0, z0;
|
---|
406 | Geographique_2_ECEF(lon0, lat0, he0, x0, y0, z0);
|
---|
407 |
|
---|
408 | x -= x0;
|
---|
409 | y -= y0;
|
---|
410 | z -= z0;
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---|
411 |
|
---|
412 | C.Apply(x, y, z, e, n, u);
|
---|
413 | }
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414 |
|
---|
415 | //QMatrix4x4 Geodesy::yprenuToMatrix(QVector3D angle, QVector3D position)
|
---|
416 | //{
|
---|
417 | // float c1 = cos(angle.x());
|
---|
418 | // float c2 = cos(angle.y());
|
---|
419 | // float c3 = cos(angle.z());
|
---|
420 | //
|
---|
421 | // float s1 = sin(angle.x());
|
---|
422 | // float s2 = sin(angle.y());
|
---|
423 | // float s3 = sin(angle.z());
|
---|
424 | //
|
---|
425 | // // Source : https://en.wikipedia.org/wiki/Euler_angles
|
---|
426 | // return QMatrix4x4(c1 * c2, c1 * s2 * s3 - c3 * s1, s1 * s3 + c1 * c3 * s2, position.x(),
|
---|
427 | // c2 * s1, c1 * c3 + s1 * s2 * s3, c3 * s1 * s2 - c1 * s3, position.y(),
|
---|
428 | // -s2, c2 * s3, c2 * c3, position.z(),
|
---|
429 | // 0, 0, 0, 1);
|
---|
430 | //}
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