A comparison of iterative methods of the cubic rate convergence in the problem of transformation between Cartesian and geodetic coordinates

Abstract

The problem of transformation between Cartesian and geodetic (ellipsoidal) coordinates occurs often in day-to-day geodetic practice. Thus, from years it attracts interest of many scientists and practitioners. Despite the fact that many algorithms of the conversion exist to this day one may still observe new methods and approaches to the problem. In this work a comparison as to the efficiency of iterative methods of the cubic rate convergence to the solution of 'latitude equation' in three representations has been presented. Two of them are polynomial representations (quartic equations) and one is in the form of an irrational equation. A comparison has been performed on two ellipsoidal height intervals: from -10 km to 10 km, from 10 km to 36 000 km and from 0° to 90° for the latitude.

Problem transformacji między współrzędnymi kartezjańskimi i współrzędnymi geodezyjnymi (elipsoidalnymi) pojawia się często w praktyce geodezyjnej, dlatego od lat stanowi przedmiot zainteresowania wielu naukowców oraz praktyków. Mimo że znanych jest wiele algorytmów przeliczania współrzędnych, ciągle pojawiają się nowe metody i sposoby. W artykule przedstawiono porównanie efektywności metod iteracyjnych o zbieżności sześciennej oraz „równania szerokości' w trzech reprezentacjach. Dwie z nich to reprezentacje wielomianowe (równania czwartego stopnia), a jedna to reprezentacja w formie równania niewymiernego. Porównanie przeprowadzono dla dwóch przedziałów wysokości elipsoidalnej: od -10 km do 10 km oraz od 10 km do 36 000 km, a także dla przedziału szerokości geodezyjnej od 0° do 90°.