Ignore:
Timestamp:
2010-08-26T23:56:47+02:00 (9 years ago)
Author:
bastiK
Message:

see #5327 (patch by sbrunner) - Swissgrild uses approximate formulas => better use exact formulas

Location:
trunk/src/org/openstreetmap/josm/data/projection
Files:
3 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • trunk/src/org/openstreetmap/josm/data/projection/Ellipsoid.java

    r3083 r3473  
    88package org.openstreetmap.josm.data.projection;
    99
     10import org.openstreetmap.josm.data.coor.LatLon;
     11
    1012/**
    1113 * the reference ellipsoids
     
    3032     */
    3133    public static final Ellipsoid WGS84 = new Ellipsoid(6378137.0, 6356752.3142);
     34
     35    /**
     36     * Bessel 1841 ellipsoid
     37     */
     38    public static final Ellipsoid Bessel1841 = new Ellipsoid(6377397.155, 6356078.962822);
    3239
    3340    /**
     
    164171        return lati1;
    165172    }
     173
     174    /**
     175     * convert cartesian coordinates to ellipsoidal coordinates
     176     *
     177     * @param XYZ the coordinates in meters (X, Y, Z)
     178     * @return The corresponding latitude and longitude in degrees
     179     */
     180    public LatLon cart2LatLon(double[] XYZ) {
     181        return cart2LatLon(XYZ, 1e-11);
     182    }
     183    public LatLon cart2LatLon(double[] XYZ, double epsilon) {
     184        double norm = Math.sqrt(XYZ[0] * XYZ[0] + XYZ[1] * XYZ[1]);
     185        double lg = 2.0 * Math.atan(XYZ[1] / (XYZ[0] + norm));
     186        double lt = Math.atan(XYZ[2] / (norm * (1.0 - (a * e2 / Math.sqrt(XYZ[0] * XYZ[0] + XYZ[1] * XYZ[1] + XYZ[2] * XYZ[2])))));
     187        double delta = 1.0;
     188        while (delta > epsilon) {
     189            double s2 = Math.sin(lt);
     190            s2 *= s2;
     191            double l = Math.atan((XYZ[2] / norm)
     192                    / (1.0 - (a * e2 * Math.cos(lt) / (norm * Math.sqrt(1.0 - e2 * s2)))));
     193            delta = Math.abs(l - lt);
     194            lt = l;
     195        }
     196        return new LatLon(Math.toDegrees(lt), Math.toDegrees(lg));
     197    }
     198   
     199    /**
     200     * convert ellipsoidal coordinates to cartesian coordinates
     201     *
     202     * @param coord The Latitude and longitude in degrees
     203     * @return the corresponding (X, Y Z) cartesian coordinates in meters.
     204     */
     205    public double[] latLon2Cart(LatLon coord) {
     206        double phi = Math.toRadians(coord.lat());
     207        double lambda = Math.toRadians(coord.lon());
     208
     209        double Rn = a / Math.sqrt(1 - e2 * Math.pow(Math.sin(phi), 2));
     210        double[] XYZ = new double[3];
     211        XYZ[0] = Rn * Math.cos(phi) * Math.cos(lambda);
     212        XYZ[1] = Rn * Math.cos(phi) * Math.sin(lambda);
     213        XYZ[2] = Rn * (1 - e2) * Math.sin(phi);
     214       
     215        return XYZ;
     216    }
    166217}
  • trunk/src/org/openstreetmap/josm/data/projection/SwissGrid.java

    r3083 r3473  
    11//License: GPL. For details, see LICENSE file.
    2 
    32package org.openstreetmap.josm.data.projection;
    43
    54import static org.openstreetmap.josm.tools.I18n.tr;
    65
     6import java.util.Collection;
     7import java.util.Collections;
     8import javax.swing.Box;
     9import javax.swing.JPanel;
     10
    711import org.openstreetmap.josm.data.Bounds;
    812import org.openstreetmap.josm.data.coor.EastNorth;
    913import org.openstreetmap.josm.data.coor.LatLon;
     14import org.openstreetmap.josm.gui.widgets.HtmlPanel;
     15import org.openstreetmap.josm.tools.GBC;
    1016
    1117/**
    12  * Projection for the SwissGrid, see http://de.wikipedia.org/wiki/Swiss_Grid.
     18 * Projection for the SwissGrid CH1903 / L03, see http://de.wikipedia.org/wiki/Swiss_Grid.
    1319 *
    1420 * Calculations are based on formula from
    1521 * http://www.swisstopo.admin.ch/internet/swisstopo/en/home/topics/survey/sys/refsys/switzerland.parsysrelated1.37696.downloadList.12749.DownloadFile.tmp/ch1903wgs84en.pdf
    1622 *
     23 * August 2010 update to this formula (rigorous formulas)
     24 * http://www.swisstopo.admin.ch/internet/swisstopo/en/home/topics/survey/sys/refsys/switzerland.parsysrelated1.37696.downloadList.97912.DownloadFile.tmp/swissprojectionen.pdf
    1725 */
    18 public class SwissGrid implements Projection {
     26public class SwissGrid implements Projection, ProjectionSubPrefs {
     27
     28    private static final double dX = 674.374;
     29    private static final double dY = 15.056;
     30    private static final double dZ = 405.346;
     31
     32    private static final double phi0 = Math.toRadians(46.0 + 57.0 / 60 + 8.66 / 3600);
     33    private static final double lambda0 = Math.toRadians(7.0 + 26.0 / 60 + 22.50 / 3600);
     34    private static final double R = Ellipsoid.Bessel1841.a * Math.sqrt(1 - Ellipsoid.Bessel1841.e2) / (1 - (Ellipsoid.Bessel1841.e2 * Math.pow(Math.sin(phi0), 2)));
     35    private static final double alpha = Math.sqrt(1 + (Ellipsoid.Bessel1841.eb2 * Math.pow(Math.cos(phi0), 4)));
     36    private static final double b0 = Math.asin(Math.sin(phi0) / alpha);
     37    private static final double K = Math.log(Math.tan(Math.PI / 4 + b0 / 2)) - alpha
     38            * Math.log(Math.tan(Math.PI / 4 + phi0 / 2)) + alpha * Ellipsoid.Bessel1841.e / 2
     39            * Math.log((1 + Ellipsoid.Bessel1841.e * Math.sin(phi0)) / (1 - Ellipsoid.Bessel1841.e * Math.sin(phi0)));
     40
     41    private static final double xTrans = 200000;
     42    private static final double yTrans = 600000;
     43
     44    private static final double DELTA_PHI = 1e-11;
     45
     46    private LatLon correctEllipoideGSR80toBressel1841(LatLon coord) {
     47        double[] XYZ = Ellipsoid.WGS84.latLon2Cart(coord);
     48        XYZ[0] -= dX;
     49        XYZ[1] -= dY;
     50        XYZ[2] -= dZ;
     51        return Ellipsoid.Bessel1841.cart2LatLon(XYZ);
     52    }
     53
     54    private LatLon correctEllipoideBressel1841toGRS80(LatLon coord) {
     55        double[] XYZ = Ellipsoid.Bessel1841.latLon2Cart(coord);
     56        XYZ[0] += dX;
     57        XYZ[1] += dY;
     58        XYZ[2] += dZ;
     59        return Ellipsoid.WGS84.cart2LatLon(XYZ);
     60    }
     61
    1962    /**
    2063     * @param wgs  WGS84 lat/lon (ellipsoid GRS80) (in degree)
    2164     * @return eastnorth projection in Swiss National Grid (ellipsoid Bessel)
    2265     */
     66    @Override
    2367    public EastNorth latlon2eastNorth(LatLon wgs) {
    24             double phi = 3600d * wgs.lat();
    25             double lambda = 3600d * wgs.lon();
     68        LatLon coord = correctEllipoideGSR80toBressel1841(wgs);
     69        double phi = Math.toRadians(coord.lat());
     70        double lambda = Math.toRadians(coord.lon());
    2671
    27             double phiprime = (phi - 169028.66d) / 10000d;
    28             double lambdaprime = (lambda - 26782.5d) / 10000d;
     72        double S = alpha * Math.log(Math.tan(Math.PI / 4 + phi / 2)) - alpha * Ellipsoid.Bessel1841.e / 2
     73                * Math.log((1 + Ellipsoid.Bessel1841.e * Math.sin(phi)) / (1 - Ellipsoid.Bessel1841.e * Math.sin(phi))) + K;
     74        double b = 2 * (Math.atan(Math.exp(S)) - Math.PI / 4);
     75        double l = alpha * (lambda - lambda0);
    2976
    30             // precompute squares for lambdaprime and phiprime
    31             //
    32             double lambdaprime_2 = Math.pow(lambdaprime,2);
    33             double phiprime_2 = Math.pow(phiprime,2);
     77        double lb = Math.atan2(Math.sin(l), Math.sin(b0) * Math.tan(b) + Math.cos(b0) * Math.cos(l));
     78        double bb = Math.asin(Math.cos(b0) * Math.sin(b) - Math.sin(b0) * Math.cos(b) * Math.cos(l));
    3479
    35             double north =
    36                   200147.07d
    37                 + 308807.95d                           * phiprime
    38                 +   3745.25d    * lambdaprime_2
    39                 +     76.63d                           * phiprime_2
    40                 -    194.56d    * lambdaprime_2        * phiprime
    41                 +    119.79d                           * Math.pow(phiprime,3);
     80        double y = R * lb;
     81        double x = R / 2 * Math.log((1 + Math.sin(bb)) / (1 - Math.sin(bb)));
    4282
    43             double east =
    44                   600072.37d
    45                 + 211455.93d  * lambdaprime
    46                 - 10938.51d   * lambdaprime             * phiprime
    47                 - 0.36d       * lambdaprime             * phiprime_2
    48                 - 44.54d      * Math.pow(lambdaprime,3);
    49 
    50             return new EastNorth(east, north);
     83        return new EastNorth(y + yTrans, x + xTrans);
    5184    }
    5285
     
    5588     * @return LatLon WGS84 (in degree)
    5689     */
     90    @Override
     91    public LatLon eastNorth2latlon(EastNorth xy) {
     92        double x = xy.north() - xTrans;
     93        double y = xy.east() - yTrans;
    5794
    58     public LatLon eastNorth2latlon(EastNorth xy) {
    59         double yp = (xy.east() - 600000d) / 1000000d;
    60         double xp = (xy.north() - 200000d) / 1000000d;
     95        double lb = y / R;
     96        double bb = 2 * (Math.atan(Math.exp(x / R)) - Math.PI / 4);
    6197
    62         // precompute squares of xp and yp
    63         //
    64         double xp_2 = Math.pow(xp,2);
    65         double yp_2 = Math.pow(yp,2);
     98        double b = Math.asin(Math.cos(b0) * Math.sin(bb) + Math.sin(b0) * Math.cos(bb) * Math.cos(lb));
     99        double l = Math.atan2(Math.sin(lb), Math.cos(b0) * Math.cos(lb) - Math.sin(b0) * Math.tan(bb));
    66100
    67         // lambda = latitude, phi = longitude
    68         double lmbp  =    2.6779094d
    69                         + 4.728982d      * yp
    70                         + 0.791484d      * yp               * xp
    71                         + 0.1306d        * yp               * xp_2
    72                         - 0.0436d        * Math.pow(yp,3);
     101        double lambda = lambda0 + l / alpha;
     102        double phi = b;
     103        double S = 0;
    73104
    74         double phip =     16.9023892d
    75                         +  3.238272d                        * xp
    76                         -  0.270978d    * yp_2
    77                         -  0.002528d                        * xp_2
    78                         -  0.0447d      * yp_2              * xp
    79                         -  0.0140d                          * Math.pow(xp,3);
     105        double prevPhi = -1000;
     106        int iteration = 0;
     107        // iteration to finds S and phi
     108        while (Math.abs(phi - prevPhi) > DELTA_PHI) {
     109            if (++iteration > 30) {
     110                throw new RuntimeException("Two many iterations");
     111            }
     112            prevPhi = phi;
     113            S = 1 / alpha * (Math.log(Math.tan(Math.PI / 4 + b / 2)) - K) + Ellipsoid.Bessel1841.e
     114                    * Math.log(Math.tan(Math.PI / 4 + Math.asin(Ellipsoid.Bessel1841.e * Math.sin(phi)) / 2));
     115            phi = 2 * Math.atan(Math.exp(S)) - Math.PI / 2;
     116        }
    80117
    81         double lmb = lmbp * 100.0d / 36.0d;
    82         double phi = phip * 100.0d / 36.0d;
    83 
    84         return new LatLon(phi,lmb);
     118        LatLon coord = correctEllipoideBressel1841toGRS80(new LatLon(Math.toDegrees(phi), Math.toDegrees(lambda)));
     119        return coord;
    85120    }
    86121
    87     @Override public String toString() {
     122    @Override
     123    public String toString() {
    88124        return tr("Swiss Grid (Switzerland)");
    89125    }
    90126
     127    @Override
    91128    public String toCode() {
    92129        return "EPSG:21781";
     
    98135    }
    99136
     137    @Override
    100138    public String getCacheDirectoryName() {
    101139        return "swissgrid";
    102140    }
    103141
    104     public Bounds getWorldBoundsLatLon()
    105     {
    106         return new Bounds(
    107                 new LatLon(45.7, 5.7),
    108                 new LatLon(47.9, 10.6));
     142    @Override
     143    public Bounds getWorldBoundsLatLon() {
     144        return new Bounds(new LatLon(45.7, 5.7), new LatLon(47.9, 10.6));
    109145    }
    110146
     147    @Override
    111148    public double getDefaultZoomInPPD() {
    112149        // This will set the scale bar to about 100 m
    113150        return 1.01;
    114151    }
     152
     153    @Override
     154    public void setupPreferencePanel(JPanel p) {
     155        p.add(new HtmlPanel("<i>CH1903 / LV03 (without local corrections)</i>"), GBC.eol().fill(GBC.HORIZONTAL));
     156        p.add(Box.createVerticalGlue(), GBC.eol().fill(GBC.BOTH));
     157    }
     158
     159    @Override
     160    public void setPreferences(Collection<String> args) {
     161    }
     162
     163    @Override
     164    public Collection<String> getPreferences(JPanel p) {
     165        return Collections.singletonList("CH1903");
     166    }
     167
     168    @Override
     169    public Collection<String> getPreferencesFromCode(String code) {
     170        if ("EPSG:21781".equals(code))
     171            return Collections.singletonList("CH1903");
     172        return null;
     173    }
    115174}
  • trunk/src/org/openstreetmap/josm/data/projection/UTM_France_DOM.java

    r3343 r3473  
    348348     */
    349349    private LatLon cart2LatLon(double X, double Y, double Z, Ellipsoid ell) {
    350         double norm = Math.sqrt(X * X + Y * Y);
    351         double lg = 2.0 * Math.atan(Y / (X + norm));
    352         double lt = Math.atan(Z / (norm * (1.0 - (ell.a * ell.e2 / Math.sqrt(X * X + Y * Y + Z * Z)))));
    353         double delta = 1.0;
    354         while (delta > epsilon) {
    355             double s2 = Math.sin(lt);
    356             s2 *= s2;
    357             double l = Math.atan((Z / norm)
    358                     / (1.0 - (ell.a * ell.e2 * Math.cos(lt) / (norm * Math.sqrt(1.0 - ell.e2 * s2)))));
    359             delta = Math.abs(l - lt);
    360             lt = l;
    361         }
    362         double s2 = Math.sin(lt);
    363         s2 *= s2;
    364         // h = norm / Math.cos(lt) - ell.a / Math.sqrt(1.0 - ell.e2 * s2);
    365         return new LatLon(lt, lg);
     350        double[] XYZ = {X, Y, Z};
     351        LatLon coord = ell.cart2LatLon(XYZ, epsilon);
     352        return new LatLon(Math.toRadians(coord.lat()), Math.toRadians(coord.lon()));
    366353    }
    367354
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.