一、概述

主要内容：本文基于GeographicLib开源库，实现了一个地理空间坐标转换功能，主要用于根据观测站的位置和目标的相对方位信息，计算目标在地球坐标系中的绝对位置。
输入：观测站的经纬度坐标(纬度、经度、海拔高度)和目标的相对观测参数(方位角、俯仰角、距离)
输出：目标在地心固定坐标系(ECEF)中的三维坐标(X,Y,Z)

二、代码

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
#include <GeographicLib/Geocentric.hpp>
#include <GeographicLib/LocalCartesian.hpp>#ifndef M_PI
#define M_PI (3.14159265358979323846)
#endifvoid calculateTargetPosition(double station_lat, double station_lon, double station_alt,double azimuth, double elevation, double distance,double& target_x, double& target_y, double& target_z) {// 验证输入参数if (distance <= 0) {std::cerr << "错误：距离必须为正数" << std::endl;return;}// 初始化局部坐标系GeographicLib::LocalCartesian proj(station_lat, station_lon, station_alt,GeographicLib::Geocentric::WGS84());// 计算局部ENU坐标（东北天）double east = distance * cos(elevation) * sin(azimuth);double north = distance * cos(elevation) * cos(azimuth);double up = distance * sin(elevation);// 转换为地心固定坐标系下的经纬高double lat=0., lon=0., alt=0.;proj.Reverse(east, north, up, lat, lon, alt);// 转换为地心固定坐标系下的XYZconst GeographicLib::Geocentric& earth = GeographicLib::Geocentric::WGS84();earth.Forward(lat, lon, alt, target_x, target_y, target_z);
}int main() {// 示例：站址坐标(纬度,经度,高度)double station_lat = 40.0;  // 北纬40度double station_lon = 116.0; // 东经116度double station_alt = 100.0; // 海拔100米// 观测目标参数double azimuth   = 206.043782 * M_PI/180.0; // 方位角double elevation = 15.318917  * M_PI/180.0; // 俯仰角double distance  = 929807.813;              // 距离（米）// 计算结果double target_x, target_y, target_z;calculateTargetPosition(station_lat, station_lon, station_alt,azimuth, elevation, distance,target_x, target_y, target_z);std::cout << std::fixed << std::setprecision(3) << "Target ECEF (X,Y,Z): "<< target_x << ", "<< target_y << ", "<< target_z << std::endl;return 0;
}

三、运行结果

在Windows/GeographicLib-2.1.1环境下，上述代码程序运行输出结果如下（正确性已验证）：

Target ECEF (X,Y,Z): -2100493.586, 5204826.766, 3618737.188

四、GeographicLib库简单介绍

1、GeographicLib 功能定位

GeographicLib 库聚焦于‌地表及近地空间的地理计算和地固坐标系转换（如地心地固坐标系ECEF、大地坐标系BLH）‌，未包含天球惯性坐标系（如 J2000）的转换功能。J2000 转换依赖岁差章动、恒星时等动态天文参数，需实时地球定向数据（EOP），而GeographicLib 未集成此类模型。
其官方网址为： https://geographiclib.sourceforge.io