第二章 坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)[高教書苑]

1、第2章 GPS定位的坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng) 主主 要要 內內 容容 2.1 參心坐標系參心坐標系 2.2 地心坐標系地心坐標系 2.3 天球坐標系天球坐標系 2.4 時間系統(tǒng)時間系統(tǒng) 1高級教育 GPS定位實質：定位實質： 把衛(wèi)星看成是把衛(wèi)星看成是“飛行飛行”的已知控制點，利的已知控制點，利 用測量的距離進行后方交會，便得到接收機的用測量的距離進行后方交會，便得到接收機的 位置。位置。 目的：尋求衛(wèi)星運動的坐標系和地面點所在的目的：尋求衛(wèi)星運動的坐標系和地面點所在的 坐標系之間的關系，實現(xiàn)坐標系之間的轉換。坐標系之間的關系，實現(xiàn)坐標系之間的轉換。 2高級教育 空固坐標系和地固坐標系：空固坐標系和地

2、固坐標系： （1）觀測站空間位置隨地球自轉而變動，）觀測站空間位置隨地球自轉而變動， 與地球固連，描述地面點位置方便，稱為地與地球固連，描述地面點位置方便，稱為地 球坐標系，又稱地固坐標系；球坐標系，又稱地固坐標系； （2）GPS衛(wèi)星圍繞地球質心旋轉，與地球衛(wèi)星圍繞地球質心旋轉，與地球 自轉無關，在空間固定的坐標系，稱為天球自轉無關，在空間固定的坐標系，稱為天球 坐標系，又稱空固坐標系。坐標系，又稱空固坐標系。 3高級教育 GPSGPS定位所采用的坐標系特點：定位所采用的坐標系特點： （1 1）既涉及空固坐標系，又涉及地固坐標系；）既涉及空固坐標系，又涉及地固坐標系； （2 2）采用全球統(tǒng)一的

3、地心坐標系，以地球質）采用全球統(tǒng)一的地心坐標系，以地球質 量的中心為原點，如量的中心為原點，如WGS-84WGS-84、ITRFITRF參考框架、參考框架、 國家大地坐標系國家大地坐標系20002000。是真正意義的全球坐標。是真正意義的全球坐標 系；系； （3 3）無論測區(qū)多么小，都涉及到坐標轉換問）無論測區(qū)多么小，都涉及到坐標轉換問 題。題。 4高級教育 總地球橢球面和參考橢球面：總地球橢球面和參考橢球面： 世界各國根據(jù)本國的具體情況使用不同世界各國根據(jù)本國的具體情況使用不同 的大地水準面，作為高程起算面解決了的大地水準面，作為高程起算面解決了 高程測量基準問題。高程測量基準問題。 但它不

4、規(guī)則，不方便測量平面和三維坐但它不規(guī)則，不方便測量平面和三維坐 標，通常采用橢球面來代替水準面計算。標，通常采用橢球面來代替水準面計算。 5高級教育 6高級教育 總地球橢球：總地球橢球： 為衛(wèi)星大地測量所用。為衛(wèi)星大地測量所用。 （1）形狀和大小參數(shù)采用國際推薦值）形狀和大小參數(shù)采用國際推薦值 （2) 橢球中心位于地球質心橢球中心位于地球質心 （3）橢球旋轉軸與地球自轉軸重合）橢球旋轉軸與地球自轉軸重合 （4）起始大地子午面與起始天文子午面重合）起始大地子午面與起始天文子午面重合 7高級教育 地方參考橢球：地方參考橢球： （1）形狀和大小參數(shù)采用國際推薦值或天文大地）形狀和大小參數(shù)采用國際推薦

5、值或天文大地 測量和幾何大地測量值測量和幾何大地測量值 （2) 橢球旋轉軸與地球自轉軸平行橢球旋轉軸與地球自轉軸平行 （3）起始大地子午面與起始天文子午面平行）起始大地子午面與起始天文子午面平行 （4）橢球體與大地體之間在該地區(qū)實現(xiàn)最佳擬合，）橢球體與大地體之間在該地區(qū)實現(xiàn)最佳擬合， 這樣橢球中心不在質心，在參考橢球中心，即參這樣橢球中心不在質心，在參考橢球中心，即參 心。心。 8高級教育 地球坐標系地球坐標系包括：參心坐標系（經典）和地心坐 標系（GPS）。 參心坐標系參心坐標系包括：參心大地坐標系和參心空間直 角坐標系。 參心大地坐標系參心大地坐標系通過高斯或墨卡托投影轉換成平平 面直角坐

6、標系面直角坐標系。 地心空間直角坐標系地心空間直角坐標系通過參心空間直角坐標系參心空間直角坐標系轉 換成參心大地坐標系參心大地坐標系，因此參心空間直角坐標 系為過渡坐標系。 9高級教育 建立參心大地坐標系過程：（唯一確定）建立參心大地坐標系過程：（唯一確定） 1、確定橢球的形狀和大小、確定橢球的形狀和大小 2、定位（橢球中心位置）、定位（橢球中心位置） 3、定向（坐標軸方向）、定向（坐標軸方向） 4、大地原點（大地測量起算點、大地原點（大地測量起算點） 10高級教育 BJZ54BJZ54（原）：（原）： 建立背景建立背景：2020世紀世紀5050年代（新中國成立后），我年代（新中國成立后），我

7、 國全面開展測圖工作，迫切需要建立一個參心大國全面開展測圖工作，迫切需要建立一個參心大 地坐標系，而當時中國并沒有屬于自己的一套參地坐標系，而當時中國并沒有屬于自己的一套參 心坐標系統(tǒng)。心坐標系統(tǒng)。 定義定義：將我國東北地區(qū)一等鎖與蘇聯(lián)遠東一等鎖：將我國東北地區(qū)一等鎖與蘇聯(lián)遠東一等鎖 相連接，然后以連接處的呼瑪、吉拉林、東寧基相連接，然后以連接處的呼瑪、吉拉林、東寧基 線網擴大邊端點的蘇聯(lián)線網擴大邊端點的蘇聯(lián)19421942年普爾科沃坐標系坐年普爾科沃坐標系坐 標為起算數(shù)據(jù)，平差我國東北及東部地區(qū)一等鎖，標為起算數(shù)據(jù)，平差我國東北及東部地區(qū)一等鎖， 這樣傳算來的坐標系定名為這樣傳算來的坐標系定

8、名為19541954系。系。 11高級教育 1954年北京坐標系（要點）年北京坐標系（要點） 1、屬參心大地坐標系；、屬參心大地坐標系； 2、采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)：長半軸、采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)：長半軸a 6378245m，扁率，扁率 1：298.3； 3、大地原點在前蘇聯(lián)的普爾科沃天文臺，是前蘇、大地原點在前蘇聯(lián)的普爾科沃天文臺，是前蘇 聯(lián)聯(lián)1942年普爾科沃坐標系在我國的延伸；年普爾科沃坐標系在我國的延伸； 4、大地點高程是以、大地點高程是以1956年青島驗潮站求出的黃海年青島驗潮站求出的黃海 平均海水面為基準；平均海水面為基準； 5、高程異常是以前蘇聯(lián)、高程異常是以前蘇聯(lián)1955年

9、大地水準面重新平年大地水準面重新平 差結果為起算值，按我國天文水準路線推算出來差結果為起算值，按我國天文水準路線推算出來 的；的； 6、1954年北京坐標系建立后，年北京坐標系建立后，30多年來是按局部多年來是按局部 分區(qū)平差逐步提供大地點成果的。分區(qū)平差逐步提供大地點成果的。 12高級教育 1980年國家大地坐標系（要點）年國家大地坐標系（要點） 1、是針對、是針對1954年北京坐標系，在技術上存在橢球年北京坐標系，在技術上存在橢球 參數(shù)不夠精確參數(shù)不夠精確（與現(xiàn)代精確橢球參數(shù)相比，長半（與現(xiàn)代精確橢球參數(shù)相比，長半 軸約大軸約大109m）、）、參考橢球與我國大地水準面擬合參考橢球與我國大地

10、水準面擬合 不好不好（存在自西向東明顯的系統(tǒng)性的傾斜，在東（存在自西向東明顯的系統(tǒng)性的傾斜，在東 部地區(qū)高程異常最大達部地區(qū)高程異常最大達65m，全國范圍平均為，全國范圍平均為 29m）等缺點而建立的。等缺點而建立的。 2、屬參心大地坐標系。、屬參心大地坐標系。 采用既含幾何參數(shù)又含物理參數(shù)的采用既含幾何參數(shù)又含物理參數(shù)的4個橢球基本參個橢球基本參 數(shù)，數(shù)值采用數(shù)，數(shù)值采用1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)年國際大地測量與地球物理聯(lián) 合會第合會第16屆大會的推薦值：屆大會的推薦值： 橢球長半軸橢球長半軸a6378140m； 地球引力常數(shù)（與地球質量的乘積）地球引力常數(shù)（與地球質量的乘積） GM

11、3.9860051014m3/s2； 地球重力場二階帶諧系數(shù)地球重力場二階帶諧系數(shù)J21.08263103； 地球自轉角速度地球自轉角速度 7.292115105 rad/s。 13高級教育 1980年國家大地坐標系（要點）（續(xù)）年國家大地坐標系（要點）（續(xù)） 根據(jù)以上根據(jù)以上4個地球橢球的基本參數(shù)可進個地球橢球的基本參數(shù)可進 一步求出：一步求出： 地球橢球扁率地球橢球扁率 1：298.257； 赤道上的正常重力赤道上的正常重力 278.032102 m/s2； 極點的正常重力極點的正常重力 283.212 102 m/s2； 正常重力公式中的系數(shù)正常重力公式中的系數(shù) 0.005302， 0.

12、0000058； 正常橢球面上重力位正常橢球面上重力位u0=62636830m2/s2 14高級教育 1980年國家大地坐標系（要點）（續(xù)）年國家大地坐標系（要點）（續(xù)） 1、定向明確定向明確：地球橢球的短軸平行于由地球質心指向：地球橢球的短軸平行于由地球質心指向 JYD1968.0 （1977年我國利用年我國利用19491977年期間國內外年期間國內外36個個 臺站的測緯資料，確定了我國的地極原點，記作臺站的測緯資料，確定了我國的地極原點，記作JYD1968.0） 的方向，起始大地子午面平行于我國天文子午面。的方向，起始大地子午面平行于我國天文子午面。 2、大地原點大地原點在我國中部地區(qū)（陜

13、西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，在西安在我國中部地區(qū)（陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，在西安 市以北市以北60km，簡稱西安原點），推算坐標的精度比較均勻。，簡稱西安原點），推算坐標的精度比較均勻。 3、大地點高程大地點高程是以是以1956年青島驗潮站求出的黃河平均海水面年青島驗潮站求出的黃河平均海水面 為基準。為基準。 4、1980年國家大地坐標系建立后，用它進行了全國天文大地年國家大地坐標系建立后，用它進行了全國天文大地 網的整體平差（近網的整體平差（近50000個點），提高了平差結果的精度。個點），提高了平差結果的精度。 橢球面與大地水準面獲得了較好的密合，全國平均差值由橢球面與大地水準面獲得了較好的密合，全國平

14、均差值由 1954年北京坐標系的年北京坐標系的29m減至減至10m，全國多數(shù)地區(qū)在，全國多數(shù)地區(qū)在15m以內。以內。 該坐標系體現(xiàn)了我國當時測繪科學技術發(fā)展的成就，在今后該坐標系體現(xiàn)了我國當時測繪科學技術發(fā)展的成就，在今后 相當長的歷史時期中可以保持穩(wěn)定不變。相當長的歷史時期中可以保持穩(wěn)定不變。 15高級教育 極移和地極原點：極移和地極原點： 地球自轉軸與地球表面的交點叫地球極地球自轉軸與地球表面的交點叫地球極 點。點。 由于內部、外部地球受力的影響，地球由于內部、外部地球受力的影響，地球 極點在地球表面上的位置隨時間而變化，極點在地球表面上的位置隨時間而變化， 叫叫極移極移。 隨時間變化的極

15、點叫隨時間變化的極點叫瞬時極瞬時極。 某一時期瞬時極平均位置為某一時期瞬時極平均位置為平地極平地極，簡，簡 稱稱平極平極。 16高級教育 協(xié)議地球坐標系：協(xié)議地球坐標系： 地極的移動將使地球坐標系坐標軸的指向產生變地極的移動將使地球坐標系坐標軸的指向產生變 化?；?最初平極位置用國際緯度服務站最初平極位置用國際緯度服務站5個臺站的個臺站的1900- 1905年平均緯度來確定的平極（年平均緯度來確定的平極（1903.0），稱），稱 為國際協(xié)議原點為國際協(xié)議原點CIO。 隨著觀測技術和手段的發(fā)展，以及觀測臺數(shù)的增隨著觀測技術和手段的發(fā)展，以及觀測臺數(shù)的增 加，使極點位置測定更加精確，目前，由國際

16、加，使極點位置測定更加精確，目前，由國際 時間局所公布的瞬時地極坐標所相應的坐標原時間局所公布的瞬時地極坐標所相應的坐標原 點即為點即為BIH系統(tǒng)中的協(xié)議地極原點。系統(tǒng)中的協(xié)議地極原點。 （BIH1968.0）1977年中國極移小組測出中國年中國極移小組測出中國 地極原點地極原點JYD1968.0 17高級教育 起始天文子午線（零度經線）：起始天文子午線（零度經線）： 地極位置變化會引起起始子午線變化。各國天文地極位置變化會引起起始子午線變化。各國天文 臺測定的精度原點取平均，稱為格林尼治平均天臺測定的精度原點取平均，稱為格林尼治平均天 文臺。文臺。JYD1968.0和和BIH1968.0可認

17、為起始天文子可認為起始天文子 午線一致。午線一致。 18高級教育 2.2 地心坐標系地心坐標系 地心坐標系包括地心坐標系包括地心空間大地直角坐地心空間大地直角坐 標系標系和和地心大地坐標系地心大地坐標系。其中地心空。其中地心空 間大地直角坐標系又包括間大地直角坐標系又包括地心空間大地心空間大 地平直角坐標系地平直角坐標系和和地心空間大地瞬時地心空間大地瞬時 直角坐標系直角坐標系。 通常用地心空間大地平直角坐標系通常用地心空間大地平直角坐標系 （地心直角坐標系）（地心直角坐標系） 19高級教育 1）地心空間直角坐標系，其定義）地心空間直角坐標系，其定義 是：是： 原點原點O與地球質心重合，與地球

18、質心重合，Z軸指向軸指向 地球北極，地球北極，X軸指向經度原點軸指向經度原點E，y 軸垂直于軸垂直于XOZ平面構成右手坐標系。平面構成右手坐標系。 于是，于是，P點的坐標可以表示為點的坐標可以表示為P（X， Y，Z）。）。 2）地心大地坐標系，其定義是：）地心大地坐標系，其定義是： 地球橢球的中心與地球質心重合，地球橢球的中心與地球質心重合， 橢球短軸與自轉軸重合，起始大地橢球短軸與自轉軸重合，起始大地 子午面與起始天文子午面重合。這子午面與起始天文子午面重合。這 樣，樣，P點的坐標可以表示為點的坐標可以表示為 （L， B，H）。其中，）。其中，L表示大地經度，表示大地經度， 即過即過P點的大

19、地子午面與起始大地點的大地子午面與起始大地 子午面的夾角。子午面的夾角。B表示大地緯度即表示大地緯度即 P點的法線方向與赤道面的夾角。點的法線方向與赤道面的夾角。 H表示大地高，即表示大地高，即P點沿法線方向點沿法線方向 到橢球面的距離。到橢球面的距離。兩種坐標系可相兩種坐標系可相 互換算互換算。 地心坐標系有兩種表地心坐標系有兩種表 達形式，如下圖所示。達形式，如下圖所示。 20高級教育 要點：在全球定位系統(tǒng)中，衛(wèi)星主要被視要點：在全球定位系統(tǒng)中，衛(wèi)星主要被視 為位置已知的高空觀測目標。因此，為了為位置已知的高空觀測目標。因此，為了 確定用戶接收機的位置，確定用戶接收機的位置，GPS衛(wèi)星的瞬

20、時衛(wèi)星的瞬時 位置也應換算到統(tǒng)一的地球坐標系統(tǒng)中。位置也應換算到統(tǒng)一的地球坐標系統(tǒng)中。 自自60年代以來，美國國防部制圖局（年代以來，美國國防部制圖局（DMA） 為建立全球統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)，利用了大量為建立全球統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)，利用了大量 的衛(wèi)星資料以及全球地面天文、大地和重的衛(wèi)星資料以及全球地面天文、大地和重 力資料先后建成了力資料先后建成了WGS-60、WGS-66和和 WGS-72全球坐標系統(tǒng)。于全球坐標系統(tǒng)。于1984年，經過年，經過 多年修正和完善，發(fā)展了一種新的更為精多年修正和完善，發(fā)展了一種新的更為精 確的世界大地坐標系，確的世界大地坐標系，稱之為美國國防部稱之為美國國防部 1984

21、年世界大地坐標系，簡稱年世界大地坐標系，簡稱WGS-84。 它是一個協(xié)議地球坐標系（它是一個協(xié)議地球坐標系（CTS）。）。 21高級教育 1.坐標系定義坐標系定義 原點位于地球質心原點位于地球質心; Z軸軸:指向指向BIH1984.0定義的協(xié)議定義的協(xié)議 地極（地極（CTP）; X軸：指向軸：指向BIH1984.0定義的零定義的零 子午線與子午線與CTP赤道的交點；赤道的交點； Y軸：和軸：和Z,X軸構成右手系。軸構成右手系。 2. 4個基本常數(shù)個基本常數(shù) 橢球長半軸橢球長半軸a（63781372）（）（m） 地球引力常數(shù)（含大氣層）地球引力常數(shù)（含大氣層） GM（39860051080.61

22、08）m3/s2； 正常二階帶諧系數(shù)正常二階帶諧系數(shù) 484.1668510 6 0.610 6 地球自轉角速度地球自轉角速度 （729211510 11 0.150010 11） ） rad/s。 l3. 現(xiàn)采用現(xiàn)采用WGS-84（G873）坐標系）坐標系，G表示表示GPS，873表示表示 GPS星期數(shù)。星期數(shù)。 22高級教育 橢球幾何常數(shù)匯總表橢球幾何常數(shù)匯總表 坐標系名稱坐標系名稱對應橢球對應橢球 橢球幾何常數(shù)橢球幾何常數(shù) 備注備注 a（m）f 1954年北京坐年北京坐 標系（參心）標系（參心） 克拉索夫克拉索夫 斯基橢球斯基橢球 63782451/298.3 大地原點在大地原點在 前蘇

23、聯(lián)的普前蘇聯(lián)的普 爾科沃爾科沃 1980年國家大年國家大 地坐標系（參地坐標系（參 心）心） 80橢球橢球63781401/298.257 參數(shù)為參數(shù)為1975 年年IUGG 16 推薦值推薦值 WGS-84坐標系坐標系 （地心）（地心） WGS-84 橢球橢球 6378137 1/298.25722356 3 參數(shù)為參數(shù)為1980 年年IUGG 17 推薦值推薦值 23高級教育 2.3 天球的基本概念天球的基本概念 P P 赤道 黃道 春分點 黃赤交角 ss n n 24高級教育 歲差與章動的產生歲差與章動的產生 上述天球坐標系中的點、線和圈是基于地球自轉軸而上述天球坐標系中的點、線和圈是基

24、于地球自轉軸而 定義的，且假設地球的自轉軸在空間的方向是固定不定義的，且假設地球的自轉軸在空間的方向是固定不 變的；實際上地球形狀接近一個兩極扁平赤道隆起的變的；實際上地球形狀接近一個兩極扁平赤道隆起的 橢球體，形體不規(guī)則且非均質，因此在日月引力和其橢球體，形體不規(guī)則且非均質，因此在日月引力和其 它天體引力的作用下，地球在繞太陽運行時，其它天體引力的作用下，地球在繞太陽運行時，其自轉自轉 軸方向并不保持恒定，而是繞著北黃極以順時針方向軸方向并不保持恒定，而是繞著北黃極以順時針方向 緩慢地旋轉緩慢地旋轉，構成圓錐面。地球自轉軸的這種變化，構成圓錐面。地球自轉軸的這種變化， 意味著天極的運動，即意

25、味著天極的運動，即北天極繞著北黃極作緩慢的旋北天極繞著北黃極作緩慢的旋 轉運動轉運動。 天極運動由于受到引力場不均勻變化天極運動由于受到引力場不均勻變化【在太陽和其他在太陽和其他 行星引力的影響下，月球（其引力影響最大）的運行行星引力的影響下，月球（其引力影響最大）的運行 軌道以及月地間的距離都是不斷變化的軌道以及月地間的距離都是不斷變化的】的影響而十的影響而十 分復雜，為了描述北天極在天球上的運動，通常將其分復雜，為了描述北天極在天球上的運動，通常將其 分解為一種長周期的運動分解為一種長周期的運動歲差，和一種短周期運歲差，和一種短周期運 動動章動。章動。 歲差與章動歲差與章動 25高級教育

26、歲差與章動：歲差與章動：天極的位置是變化的，天文學中稱天極的瞬天極的位置是變化的，天文學中稱天極的瞬 時位置為時位置為真天極真天極，與真天極相對應，把扣除章動影響后的，與真天極相對應，把扣除章動影響后的 天極稱為天極稱為平天極平天極，平天極也是運動的，但它只有歲差而無，平天極也是運動的，但它只有歲差而無 章動的變化。相應地，天球赤道也有章動的變化。相應地，天球赤道也有“真真”與與“平平”的區(qū)的區(qū) 分。分。 歲差：歲差：指平北極以北黃極為中心，以黃赤交角為半徑的一指平北極以北黃極為中心，以黃赤交角為半徑的一 種順時針的圓周運動。種順時針的圓周運動。在這個圓周上，北天極每年約西移在這個圓周上，北天

27、極每年約西移 50.371”，周期大約為，周期大約為25800年。年。 天極的這種變化天極的這種變化，必然導致天球赤道面的變化，而，必然導致天球赤道面的變化，而實際反實際反 映出來的是春分點位置的變化：在黃道上緩慢的西移映出來的是春分點位置的變化：在黃道上緩慢的西移。 章動：章動：是指真北天極繞平北天極所作的順時針橢圓運動是指真北天極繞平北天極所作的順時針橢圓運動， 其長半徑約為其長半徑約為9.2”，短半徑為，短半徑為6.9”，周期為，周期為18.6年。年。 在歲差和章動的共同影響下，瞬時北天極繞北黃極旋轉。在歲差和章動的共同影響下，瞬時北天極繞北黃極旋轉。 26高級教育 27高級教育 天球坐

28、標系的建立天球坐標系的建立 1）無歲差和章動影響的天球坐標系的建立）無歲差和章動影響的天球坐標系的建立 如圖如圖22所示，任一天體的位置，在天球坐標系中可所示，任一天體的位置，在天球坐標系中可 用兩種形式來描述：用兩種形式來描述： 天球空間直角坐標系：原點位于天球空間直角坐標系：原點位于 地球質心地球質心M,z軸指向天球北極軸指向天球北極Pn， x軸指向春分點，軸指向春分點，y軸與軸與x、z軸構成軸構成 右手坐標系。右手坐標系。 天球球面坐標系：原點位于地球天球球面坐標系：原點位于地球 質心質心M,赤經為過春分點的天球子午赤經為過春分點的天球子午 面與過天體面與過天體s的天球子午面之間的的天球

29、子午面之間的 夾角，赤緯為原點夾角，赤緯為原點M和天體和天體s的連的連 線與天球赤道面之間的夾角，向徑線與天球赤道面之間的夾角，向徑 長度長度r為原點為原點M至天體至天體s之間的距離。之間的距離。 各坐標值以圖箭頭所指方向為正。各坐標值以圖箭頭所指方向為正。 X Y Z x y z 天球坐標系 地心 s 春分點 28高級教育 上述兩種坐標系對于表達同一天體的位置是等價上述兩種坐標系對于表達同一天體的位置是等價 的，它們之間的關系是：的，它們之間的關系是： 或或 coscos cossin sin x yr z 2 22 22 arctan arctan y x r z x xyz y 29高級

30、教育 2）歲差和章動影響的天球坐標系的建立）歲差和章動影響的天球坐標系的建立 由于歲差和章動的影響，天球坐標系的坐標軸由于歲差和章動的影響，天球坐標系的坐標軸 的方向在不斷的旋轉變化，在這種非慣性坐標系的方向在不斷的旋轉變化，在這種非慣性坐標系 統(tǒng)中，不能直接根據(jù)牛頓力學定律來研究衛(wèi)星的統(tǒng)中，不能直接根據(jù)牛頓力學定律來研究衛(wèi)星的 運動規(guī)律。運動規(guī)律。 為了建立一個與慣性坐標系相接近的坐標系，為了建立一個與慣性坐標系相接近的坐標系， 人們通常選擇某一時刻人們通常選擇某一時刻t0作為標準歷元，將此時作為標準歷元，將此時 刻地球瞬時自轉軸（指向北極）和地心至瞬時春刻地球瞬時自轉軸（指向北極）和地心至

31、瞬時春 分點的方向，經該時刻的歲差和章動改正后，分分點的方向，經該時刻的歲差和章動改正后，分 別作為別作為z軸和軸和x軸的指向，由此構成的坐標系稱為軸的指向，由此構成的坐標系稱為 協(xié)議天球坐標系（也稱協(xié)議慣性坐標系）。協(xié)議天球坐標系（也稱協(xié)議慣性坐標系）。 30高級教育 國際大地測量協(xié)會和國際天文學聯(lián)合會決定，國際大地測量協(xié)會和國際天文學聯(lián)合會決定， 從從1984年年1月月1日后啟用的日后啟用的協(xié)議天球坐標系是：協(xié)議天球坐標系是： 原點仍為地球質心，原點仍為地球質心，z軸指向軸指向2000年年1月月15日質日質 心力學時為標準歷元（標以心力學時為標準歷元（標以J2000.0）的瞬時地）的瞬時地 球自轉軸方向，球自轉軸方向，x軸指向該標準歷元的地心至軸指向該標準歷元的地心至 瞬時春分點方向，瞬時春分點方向，y軸與軸與x、y構成右手坐標系。構成右手坐標系。 實用中是將衛(wèi)星在上述協(xié)議天球坐標系的坐標，實用中是將衛(wèi)星在上述協(xié)議天球坐標系的坐標， 分別顧及歲差影響和章動影響，轉換成實際