详细介绍了大地经纬度坐标与地心地固坐标的的转换的推导过程，并且给出了具体的代码实现。
目录
1. 概述
2. 推导
2.1. BLH->XYZ
2.2. XYZ->BLH
3. 实现
4. 参考
要解决这个问题首先得理解地球椭球这个概念，这里直接用武汉大学《大地测量学基础》（孔详元、郭际明、刘宗全）的解释吧：
大地经纬度坐标系是地理坐标系的一种，也就是我们常说的经纬度坐标+高度。经纬度坐标用的虽然多，但是很多人并没有理解经纬度的几何意义：纬度是一种线面角度，是坐标点P的法线与赤道面的夹角（注意这个法线不一定经过球心）；经度是面面角，是坐标点P所在的的子午面与本初子午面的夹角。这也是为什么经度范围是-180 ~ +180，纬度范围却是-90 ~ +90：
地心地固坐标系就是我们常用的笛卡尔空间直角坐标系了。这个坐标系以椭球球心为原点，本初子午面与赤道交线为X轴，赤道面上与X轴正交方向为Y轴，椭球的旋转轴(南北极直线)为Z轴。显然，这是个右手坐标系：
显然，两者都是表达的都是空间中某点P，只不过一个是经纬度坐标（BLH），一个是笛卡尔坐标（XYZ）；两者是可以相互转换的。
将P点所在的子午椭圆放在平面上，以圆心为坐标原点，建立平面直接坐标系：
对照地心地固坐标系，很容易得出：
\[\begin{cases}
Z = y\\
X = x \cdot cosL\\
Y = x \cdot sinL\\
\end{cases}
\tag{1}
\]
那么，关键问题在于求子午面直角坐标系的x,y。过P点作原椭球的法线Pn，他与子午面直角坐标系X轴的夹角为B；过P点作子午椭圆的切线，它与X轴的夹角为(90°+B):
图1
根据椭圆的方程，位于椭圆的P点满足：
\[\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1
\tag{1.2}
对x求导，有：
\[\frac{dy}{dx} = -\frac{b^2}{a^2} \cdot \frac{x}{y}
\tag{2}
又根据解析几何可知，函数曲线（椭圆）某一点（就是P点）的倒数为该点切线的斜率，也就是正切值：
\[\frac{dy}{dx} = tan(90^o + B) = -cotB
\tag{3}
联立公式（2）(3)，可得：
\[y = x(1-e^2)tanB
\tag{4}
其中，e为椭圆第一偏心率：
\[e = -\frac{\sqrt{a^2-b^2}}{a}
令Pn的距离为N，那么显然有：
\[x = NcosB
\tag{4-2}
根据（4）式可得：
\[y = N(1-e^2)sinB
\tag{4-3}
将其带入（1）式，可得到椭球上P点的坐标为：
X = NcosBcosL\\
Y = NcosBsinL\\
Z = N(1-e^2)sinB\\
\tag{5}
那么唯一的未知量就是Pn的长度N了，将（4）式带入到椭圆方程式(1.2)：
\[\frac{x^2}{a^2} + \frac{x^2(1-e^2)^2tan^2B}{b^2} = 1
化简，得：
\[x = \frac{acosB}{\sqrt{1-e^2sin^2B}}
\tag{6}
联立式（5）式（6），得：
\[N = \frac{a}{\sqrt{1-e^2sin^2B}}
通过式（5）式（6），可以计算椭球上某一点的坐标。但这个点并不是我们真正要求的点，我们要求的点P(B,L,H)是椭球面沿法向量向上H高度的点：
P点在椭球面上的点为\(P_0\)，那么根据矢量相加的性质，有：
\[P = P_0 + H \cdot n
其中，\(P_0\)也就是式(5)，而n是\(P_0\)在椭球面的法线单位矢量。
矢量在任意位置的方向都是一样的，那么我们可以假设存在一个单位球(球的半径为单位1)，将法线单位矢量移动到球心位置，可得法线单位矢量为：
\[n =
\left[
\begin{matrix}
cosBcosL \\
cosBsinL \\
sinB \\
\end{matrix}
\right]
\tag{7}
因此有：
\[P =
X \\
Y \\
Z \\
\right]=
(N+H)cosBcosL \\
(N+H)cosBsinL \\
[N(1-e^2) + H]sinB \\
\tag{8}
其中：
\tag{9}
根据式（8），可知：
\[\frac{Y}{X} = \frac{(N+H)cosBsinL}{(N+H)cosBcosL} = tanL
\[L = arctan(\frac{Y}{X})
\tag{10}
不过纬度Ｂ就不是那么好算了，首先需要计算法线Pn在赤道两侧的长度。根据图1，有：
\[y = PQsinB
与式（4-3）比较可得：
\[PQ = N(1-e^2)
显然，由于：
\[Pn = N = PQ + Qn
有：
\[Qn = Ne^2
接下来如下图所示，对图1做辅助线：
PP'' = Z\\
OP'' = \sqrt{x^2+y^2}\\
PP''' = OK_p = QK_psinB = Ne^2sinB\\
P''P''' = PP''' + PP''
因而可得：
\[tanB = \frac{Z+Ne^2sinB}{\sqrt{x^2+y^2}}
\tag{11}
这个式子两边都有待定量B，需要用迭代法进行求值。具体可参看代码实现，初始的待定值可取\(tanB = \frac{z}{\sqrt{x^2+y^2}}\)。
大地纬度B已知，那么求高度H就非常简单了，直接根据式（8）中的第三式逆推可得：
\[H = \frac{Z}{sinB} - N(1-e^2)
\tag{12}
汇总三式，可得：
L = arctan(\frac{Y}{X})\\
tanB = \frac{Z+Ne^2sinB}{\sqrt{x^2+y^2}}\\
H = \frac{Z}{sinB} - N(1-e^2)\\
根据前面的推导过程，具体的C/C++代码实现如下：
其最关键的还是计算大地纬度B时的迭代过程，其余的计算都只是套公式。数值计算中的很多算法都是采用迭代趋近的方法来趋近一个最佳解。最后的运行结果如下：
大地坐标与地心坐标相互转换
World Geodetic System 1984 (WGS84)