第二章-坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) (1)

1、1 GPS定位原理及應(yīng)用 第二章第二章 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 2 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 2.1 天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS）的最基本任務(wù)是確定用戶在空間）的最基本任務(wù)是確定用戶在空間 的位置。而所謂用戶的位置，實(shí)際上是指該用戶在特定的位置。而所謂用戶的位置，實(shí)際上是指該用戶在特定 坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)，位置是相對(duì)于參考坐標(biāo)系而言的，坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)，位置是相對(duì)于參考坐標(biāo)系而言的， 為此，首先要設(shè)立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。坐標(biāo)系統(tǒng)是由原點(diǎn)位為此，首先要設(shè)立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。坐標(biāo)系統(tǒng)是由原點(diǎn)位 置、置、3 3個(gè)坐標(biāo)軸的指向和尺度所定義，根據(jù)坐

2、標(biāo)軸指向的個(gè)坐標(biāo)軸的指向和尺度所定義，根據(jù)坐標(biāo)軸指向的 不同，可劃分為兩大類坐標(biāo)系：不同，可劃分為兩大類坐標(biāo)系：天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系和和地球坐標(biāo)地球坐標(biāo) 系系。 天球坐標(biāo)系：與地球自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，描述人造地球衛(wèi)星的位天球坐標(biāo)系：與地球自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，描述人造地球衛(wèi)星的位 置；置； 地球坐標(biāo)系：隨地球自轉(zhuǎn)，描述地面觀測(cè)站的空間位置。地球坐標(biāo)系：隨地球自轉(zhuǎn)，描述地面觀測(cè)站的空間位置。 3 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 2.1.1 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系 l什么是天球什么是天球 l天球天球：指以地球?yàn)橹行?，無(wú)限：指以地球?yàn)橹行?，無(wú)限 的向天空伸展的一個(gè)球體。地的向天空伸展的一個(gè)球體。地 軸延伸與天球有兩個(gè)交點(diǎn)，北軸延伸與天

3、球有兩個(gè)交點(diǎn)，北 交點(diǎn)稱為交點(diǎn)稱為天北極天北極，南交點(diǎn)稱為，南交點(diǎn)稱為 天南極天南極。 l通過(guò)地心與黃道面（通過(guò)地心與黃道面（地球繞太地球繞太 陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道平面陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道平面 ）垂直的軸）垂直的軸 線為線為黃軸黃軸，黃軸與天球的兩個(gè)，黃軸與天球的兩個(gè) 交點(diǎn)分別是交點(diǎn)分別是北黃極北黃極和和南黃極南黃極。 l春分點(diǎn)：即黃道與赤道的交點(diǎn)春分點(diǎn)：即黃道與赤道的交點(diǎn) 之一。之一。 4 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l天球天球空間直角空間直角坐標(biāo)系的定義坐標(biāo)系的定義 l地球質(zhì)心地球質(zhì)心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，為坐標(biāo)原點(diǎn)，Z軸指向天球北極，軸指向天球北極，X軸指向軸指向 春分點(diǎn)，春分點(diǎn)，Y軸垂直于軸垂直于XOZ平面，與平面，

4、與X軸和軸和Z軸構(gòu)成右手軸構(gòu)成右手 坐標(biāo)系。則在此坐標(biāo)系下，空間點(diǎn)的位置由坐標(biāo)（坐標(biāo)系。則在此坐標(biāo)系下，空間點(diǎn)的位置由坐標(biāo)（X， Y，Z）來(lái)描述。）來(lái)描述。 l天球天球球面球面坐標(biāo)系的定義坐標(biāo)系的定義 l地球質(zhì)心地球質(zhì)心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，春分點(diǎn)軸與天軸所在平面為為坐標(biāo)原點(diǎn)，春分點(diǎn)軸與天軸所在平面為天天 球經(jīng)度球經(jīng)度（赤經(jīng)）測(cè)量基準(zhǔn)（赤經(jīng)）測(cè)量基準(zhǔn)基準(zhǔn)子午面，赤道為基準(zhǔn)子午面，赤道為天球天球 緯度緯度測(cè)量基準(zhǔn)，而建立的球面坐標(biāo)?？臻g點(diǎn)的位置在天測(cè)量基準(zhǔn)，而建立的球面坐標(biāo)?？臻g點(diǎn)的位置在天 球坐標(biāo)系下的表述為（球坐標(biāo)系下的表述為（r r，）。）。 5 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 天球空間直角坐標(biāo)系與天球球面坐

5、標(biāo)系的關(guān)系如圖天球空間直角坐標(biāo)系與天球球面坐標(biāo)系的關(guān)系如圖2-12-1所所 示：示： 圖圖2-1 直角坐標(biāo)系與球面坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系與球面坐標(biāo)系 6 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l直角坐標(biāo)系與其等效的天球球面坐標(biāo)系參數(shù)間的直角坐標(biāo)系與其等效的天球球面坐標(biāo)系參數(shù)間的 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 對(duì)同一空間點(diǎn)，天球空間直角坐標(biāo)系與其等效的天球?qū)ν豢臻g點(diǎn)，天球空間直角坐標(biāo)系與其等效的天球 球面坐標(biāo)系參數(shù)間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系：球面坐標(biāo)系參數(shù)間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系： sin cossin coscos rZ rY rX 22 222 /arctan( )/arctan( YXZ XY ZYXr (2-1) (2-2) 7 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系

6、統(tǒng) 2.1.2 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系 l地球地球直角直角坐標(biāo)系的定義坐標(biāo)系的定義 l原點(diǎn)原點(diǎn)O與地球質(zhì)心重合，與地球質(zhì)心重合，Z Z軸指向地球北極，軸指向地球北極，X X軸指向軸指向 地球赤道面與格林尼治子午圈的交點(diǎn)，地球赤道面與格林尼治子午圈的交點(diǎn)，Y Y軸在赤道平面軸在赤道平面 里與里與XOZXOZ構(gòu)成右手坐標(biāo)系。構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 l地球地球大地大地坐標(biāo)系的定義坐標(biāo)系的定義 l地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合，橢球的短軸與地球地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合，橢球的短軸與地球 自轉(zhuǎn)軸重合?？臻g點(diǎn)位置在該坐標(biāo)系中表述為（自轉(zhuǎn)軸重合。空間點(diǎn)位置在該坐標(biāo)系中表述為（L，B， H）。）。 8 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)

7、間系統(tǒng) l地球直角坐標(biāo)系和地球大地坐標(biāo)系可用圖地球直角坐標(biāo)系和地球大地坐標(biāo)系可用圖2-22-2表表 示：示： 圖圖2-2 直角坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系 9 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系參數(shù)間的轉(zhuǎn)換直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系參數(shù)間的轉(zhuǎn)換 對(duì)同一空間點(diǎn)，直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系參數(shù)間有如下對(duì)同一空間點(diǎn)，直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系參數(shù)間有如下 轉(zhuǎn)換關(guān)系：轉(zhuǎn)換關(guān)系： BHeNZ LBHNY LBHNX sin)1 ( sincos)( coscos)( 2 )1 (sin/ )1 (/)(arctan )/arctan( 2 222 eNBZH HeNYXHNZB XYL 式中，

8、式中， ,N,N為該點(diǎn)的為該點(diǎn)的卯酉圈曲率半徑卯酉圈曲率半徑； 分別為該大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球的長(zhǎng)半徑和第一偏心率。分別為該大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球的長(zhǎng)半徑和第一偏心率。 BeaN 22 sin1/ 2222 / )(abae ea, 10 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 2.1.3 站心赤道直角坐標(biāo)系與站站心赤道直角坐標(biāo)系與站 心地平直角坐標(biāo)系心地平直角坐標(biāo)系 l站心站心赤道赤道直角坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系 如圖如圖2-32-3，P1 P1 是測(cè)站點(diǎn)，是測(cè)站點(diǎn)，O O為球心。以為球心。以O(shè) O為原點(diǎn)建立為原點(diǎn)建立球心球心 空間空間直角坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系O-XYZO-XYZ。以。以P P1 1為原點(diǎn)建立與為原點(diǎn)建立與O-XY

9、ZO-XYZ相應(yīng)坐標(biāo)相應(yīng)坐標(biāo) 軸平行的坐標(biāo)系軸平行的坐標(biāo)系 , ,叫叫 站心赤道直角坐標(biāo)系。站心赤道直角坐標(biāo)系。 顯然，顯然， 同同O-XYZO-XYZ坐標(biāo)系坐標(biāo)系 有簡(jiǎn)單的平移關(guān)系：有簡(jiǎn)單的平移關(guān)系： ( (2-5) _ 1 ZYXP BHeN LBHN LBHN Z Y X Z Y X sin)1 ( sincos)( coscos)( 2 _ _ _ _ 1 ZYXP 11 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l站心地平直角坐標(biāo)系站心地平直角坐標(biāo)系 以以P1P1為原點(diǎn)，以為原點(diǎn)，以P1P1點(diǎn)的法線為點(diǎn)的法線為z z軸（指向天頂為正），軸（指向天頂為正）， 以子午線方向?yàn)橐宰游缇€方向?yàn)閤 x軸（向北為正）

10、，軸（向北為正），y y軸與軸與x x，z z垂直（向東垂直（向東 為正）建立的坐標(biāo)系叫站心地平直角坐標(biāo)系。站心地平直為正）建立的坐標(biāo)系叫站心地平直角坐標(biāo)系。站心地平直 角坐標(biāo)系與站心赤道直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：角坐標(biāo)系與站心赤道直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下： 地平 站赤 ）（ z y x Z Y X yyz _ _ _ PB-90RL180R 地平 z y x BB LBLLB LBLLB sin0cos sincoscossinsin coscossincossin -（2-6） 12 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 地平球 z y x BB LBLLB LBLLB Z Y X 心 sin0cos si

11、ncoscossinsin coscossincossin 代入公式（代入公式（2-52-5）可得出站心左手地平直角坐標(biāo)系與球心空）可得出站心左手地平直角坐標(biāo)系與球心空 間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系式：間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系式： BHeN LBHN LBHN sin)1 ( sincos)( coscos)( 2 -（2-7） 13 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 2.1.4 衛(wèi)星測(cè)量中常用坐標(biāo)系衛(wèi)星測(cè)量中常用坐標(biāo)系 l瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系 l瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，z軸指向瞬時(shí)軸指向瞬時(shí) 地球自轉(zhuǎn)方向（真天極），地球自轉(zhuǎn)方向（

12、真天極），x軸指向瞬時(shí)春分點(diǎn)（真春軸指向瞬時(shí)春分點(diǎn)（真春 分點(diǎn)），分點(diǎn)），y軸按構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向。軸按構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向。 l 瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系：原點(diǎn)位于：原點(diǎn)位于 地球質(zhì)心，地球質(zhì)心，z z軸指向瞬時(shí)地球自軸指向瞬時(shí)地球自 轉(zhuǎn)軸方向，轉(zhuǎn)軸方向，x x軸指向瞬時(shí)赤道面軸指向瞬時(shí)赤道面 和包含瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸與平均天和包含瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸與平均天 文臺(tái)赤道參考點(diǎn)的子午面的交點(diǎn)，文臺(tái)赤道參考點(diǎn)的子午面的交點(diǎn)， y y軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向, ,如圖如圖2-2- 4 4所示。所示。 14 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系與瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：瞬時(shí)極天球坐

13、標(biāo)系與瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系為： ct Gz et z y x R z y x )( （2-10） 下標(biāo)下標(biāo)etet表示對(duì)應(yīng)表示對(duì)應(yīng)t t時(shí)刻的瞬時(shí)極時(shí)刻的瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系，ctct表示對(duì)應(yīng)表示對(duì)應(yīng) t t時(shí)刻的瞬時(shí)極時(shí)刻的瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系。G G為對(duì)應(yīng)平格林尼治子午為對(duì)應(yīng)平格林尼治子午 面的面的真春分點(diǎn)時(shí)角。真春分點(diǎn)時(shí)角。 15 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l日月歲差與章動(dòng)日月歲差與章動(dòng) 由于地球本身不均勻以及日、月對(duì)地球的影響，使地軸由于地球本身不均勻以及日、月對(duì)地球的影響，使地軸 在空間不斷地抖動(dòng)，這樣導(dǎo)致天軸繞著黃極在天球上緩慢在空間不斷地抖動(dòng)，這樣導(dǎo)致天軸繞著黃極在天

14、球上緩慢 的運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)可分解為長(zhǎng)周期和短周期運(yùn)動(dòng)。長(zhǎng)周期運(yùn)的運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)可分解為長(zhǎng)周期和短周期運(yùn)動(dòng)。長(zhǎng)周期運(yùn) 動(dòng)是動(dòng)是25800年繞黃極一周，使春分點(diǎn)產(chǎn)生每年約年繞黃極一周，使春分點(diǎn)產(chǎn)生每年約50.2秒的長(zhǎng)秒的長(zhǎng) 期變化，稱之為期變化，稱之為日月歲差日月歲差；一系列短周期變化中幅值最大；一系列短周期變化中幅值最大 為為9秒，周期為秒，周期為18.6年，短周期變化稱為年，短周期變化稱為章動(dòng)章動(dòng)。 16 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l固定極天球坐標(biāo)系固定極天球坐標(biāo)系平天球坐標(biāo)系平天球坐標(biāo)系 選擇某一歷元時(shí)刻，以此瞬間的地球自轉(zhuǎn)軸和春分點(diǎn)方選擇某一歷元時(shí)刻，以此瞬間的地球自轉(zhuǎn)軸和春分點(diǎn)方 向分別扣除此瞬間

15、的章動(dòng)值作為向分別扣除此瞬間的章動(dòng)值作為z z軸和軸和x x軸指向，軸指向，y y軸按構(gòu)軸按構(gòu) 成右手坐標(biāo)系取向，建立天球坐標(biāo)系成右手坐標(biāo)系取向，建立天球坐標(biāo)系平天球坐標(biāo)系，平天球坐標(biāo)系， 坐標(biāo)系原點(diǎn)與真天球坐標(biāo)系相同。瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系與歷坐標(biāo)系原點(diǎn)與真天球坐標(biāo)系相同。瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系與歷 元平天球坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換通過(guò)下面兩次變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。元平天球坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換通過(guò)下面兩次變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。 l歲差旋轉(zhuǎn)變換歲差旋轉(zhuǎn)變換 ZMZM（t t0 0) )表示歷元表示歷元J2000.0J2000.0年平天球坐標(biāo)系年平天球坐標(biāo)系z(mì) z軸指向，軸指向， ZMZM（t t）表示所論歷元時(shí)刻）表示所論歷元時(shí)

16、刻t t真天球坐標(biāo)系真天球坐標(biāo)系z(mì) z軸指向。兩軸指向。兩 個(gè)坐標(biāo)系間的變換式為：個(gè)坐標(biāo)系間的變換式為： 17 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) )()( 0 )()()( tM AzAyAz tM z y x RRZR z y x 式中：式中：A A，A A，Z ZA A為歲差參數(shù)。為歲差參數(shù)。 (2-11) l章動(dòng)旋轉(zhuǎn)變換章動(dòng)旋轉(zhuǎn)變換 類似地有章動(dòng)旋轉(zhuǎn)變換式：類似地有章動(dòng)旋轉(zhuǎn)變換式： )()( )()()( tM xzx tc z y x RRR z y x 式中：式中：為所論歷元的平黃赤交角，為所論歷元的平黃赤交角，分別為黃經(jīng)分別為黃經(jīng) 章動(dòng)和交角章動(dòng)參數(shù)。章動(dòng)和交角章動(dòng)參數(shù)。 （2-12） 18 坐

17、標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l平地球坐標(biāo)系平地球坐標(biāo)系 取地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)，取地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)，z z軸指向軸指向CIOCIO，x x軸指向協(xié)定赤軸指向協(xié)定赤 道面與格林尼治子午線的交點(diǎn)，道面與格林尼治子午線的交點(diǎn)，y y軸在協(xié)定赤道面里，與軸在協(xié)定赤道面里，與 xozxoz構(gòu)成右手坐標(biāo)系，構(gòu)成平地球坐標(biāo)系。構(gòu)成右手坐標(biāo)系，構(gòu)成平地球坐標(biāo)系。 l固定極地球坐標(biāo)系固定極地球坐標(biāo)系平地球坐標(biāo)系平地球坐標(biāo)系 l極移極移：地球瞬時(shí)自轉(zhuǎn)軸在地球上隨時(shí)間而變，稱為地：地球瞬時(shí)自轉(zhuǎn)軸在地球上隨時(shí)間而變，稱為地 極移動(dòng)，簡(jiǎn)稱極移。極移動(dòng)，簡(jiǎn)稱極移。 l國(guó)際協(xié)定原點(diǎn)國(guó)際協(xié)定原點(diǎn)CIOCIO：采用國(guó)際上：采用國(guó)際上5

18、5個(gè)緯度服務(wù)站的資料，個(gè)緯度服務(wù)站的資料， 以以1900.001900.00至至1905.051905.05年地球自轉(zhuǎn)軸瞬時(shí)位置的平均位置年地球自轉(zhuǎn)軸瞬時(shí)位置的平均位置 作為地球的固定極稱為國(guó)際協(xié)定原點(diǎn)作為地球的固定極稱為國(guó)際協(xié)定原點(diǎn)CIOCIO。 19 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 平地球坐標(biāo)系與瞬時(shí)地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換公式：平地球坐標(biāo)系與瞬時(shí)地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換公式： et pxpy em z y x yRxR z y x )()( （2-17） 下標(biāo)下標(biāo)emem表示平地球坐標(biāo)系，表示平地球坐標(biāo)系，etet表示表示t t時(shí)的瞬時(shí)地球坐時(shí)的瞬時(shí)地球坐 標(biāo)系，標(biāo)系， 為為t t時(shí)刻以角度表示的極移值。時(shí)刻以角度

19、表示的極移值。 pp yx , 由此我們可知天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系時(shí)刻互相轉(zhuǎn)換其過(guò)由此我們可知天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系時(shí)刻互相轉(zhuǎn)換其過(guò) 程為：程為： 固定極地 球坐標(biāo)系 瞬時(shí)極地 球坐標(biāo)系 瞬時(shí)極天 球坐標(biāo)系 固定極天 球坐標(biāo)系 20 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l兩種坐標(biāo)系的定義方式和協(xié)定坐標(biāo)系兩種坐標(biāo)系的定義方式和協(xié)定坐標(biāo)系 理論上定義坐標(biāo)系的過(guò)程是先選定一個(gè)尺度單位，再理論上定義坐標(biāo)系的過(guò)程是先選定一個(gè)尺度單位，再 定義坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)軸的指向。已經(jīng)定義在其內(nèi)的任何定義坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)軸的指向。已經(jīng)定義在其內(nèi)的任何 幾何點(diǎn)都具有一組在坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值。幾何點(diǎn)都具有一組在坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值。 反之亦然。在

20、實(shí)際應(yīng)用中，在已知若干點(diǎn)的坐標(biāo)值后，反之亦然。在實(shí)際應(yīng)用中，在已知若干點(diǎn)的坐標(biāo)值后， 通過(guò)觀測(cè)又可反過(guò)來(lái)定義該坐標(biāo)系。通過(guò)觀測(cè)又可反過(guò)來(lái)定義該坐標(biāo)系。 前一種方式稱為坐標(biāo)系的理論定義；后一種定義的坐前一種方式稱為坐標(biāo)系的理論定義；后一種定義的坐 標(biāo)系稱為協(xié)定坐標(biāo)系。不存在誤差的情況下，兩種方式標(biāo)系稱為協(xié)定坐標(biāo)系。不存在誤差的情況下，兩種方式 對(duì)坐標(biāo)的定義是一致的。對(duì)坐標(biāo)的定義是一致的。 21 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 實(shí)際中通過(guò)點(diǎn)位的坐標(biāo)值定義坐標(biāo)系時(shí)，因?yàn)闇y(cè)量的誤實(shí)際中通過(guò)點(diǎn)位的坐標(biāo)值定義坐標(biāo)系時(shí)，因?yàn)闇y(cè)量的誤 差，使協(xié)定坐標(biāo)系與理論定義的坐標(biāo)系會(huì)有所不同，協(xié)定差，使協(xié)定坐標(biāo)系與理論定義的坐標(biāo)系會(huì)

21、有所不同，協(xié)定 坐標(biāo)系與理論坐標(biāo)系存在一定的偏差。因此凡依據(jù)這些已坐標(biāo)系與理論坐標(biāo)系存在一定的偏差。因此凡依據(jù)這些已 知點(diǎn)測(cè)定其它點(diǎn)的坐標(biāo)值均屬于協(xié)定坐標(biāo)系而不是理論坐知點(diǎn)測(cè)定其它點(diǎn)的坐標(biāo)值均屬于協(xié)定坐標(biāo)系而不是理論坐 標(biāo)系。標(biāo)系。 GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)是測(cè)軌跟蹤站及其坐標(biāo)值所定義所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)是測(cè)軌跟蹤站及其坐標(biāo)值所定義 的協(xié)定坐標(biāo)系。的協(xié)定坐標(biāo)系。 GPS衛(wèi)星位置采用衛(wèi)星位置采用WGS-84大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系。 22 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 2.2 WGS-84坐標(biāo)系和我國(guó)大地坐標(biāo)系坐標(biāo)系和我國(guó)大地坐標(biāo)系 2.2.1 WGS-84大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系 WGS（World Geodetic

22、 System）-84的定義的定義：原點(diǎn)在地：原點(diǎn)在地 球質(zhì)心，球質(zhì)心，Z軸指向軸指向BIH（國(guó)際時(shí)間局）（國(guó)際時(shí)間局）1984.0定義的協(xié)議定義的協(xié)議 地球極（地球極（CTP-Conventional Terrestrial Pole）方向，）方向，X軸軸 指向指向BIH1984.0的零度子午面的零度子午面 和和CTP赤道的交點(diǎn)，赤道的交點(diǎn)，Y軸和軸和Z、 X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。它是一軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。它是一 個(gè)地固坐標(biāo)系。個(gè)地固坐標(biāo)系。 23 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) WGS-84橢球及其有關(guān)常數(shù)：橢球及其有關(guān)常數(shù)：WGS-84采用的橢球是國(guó)采用的橢球是國(guó) 際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)第際大地測(cè)量與

23、地球物理聯(lián)合會(huì)第17屆大會(huì)大地測(cè)量常數(shù)屆大會(huì)大地測(cè)量常數(shù) 推薦值，其四個(gè)基本參數(shù)推薦值，其四個(gè)基本參數(shù): 長(zhǎng)半徑、地球引力常數(shù)、長(zhǎng)半徑、地球引力常數(shù)、 正正 ?；A帶諧系數(shù)、地球自轉(zhuǎn)角速度。常化二階帶諧系數(shù)、地球自轉(zhuǎn)角速度。 WGS-84坐標(biāo)系（協(xié)議地球參考系）建于坐標(biāo)系（協(xié)議地球參考系）建于1987年，最初年，最初 用于子午衛(wèi)星系統(tǒng)（用于子午衛(wèi)星系統(tǒng)（TRANSIT），到第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系），到第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系 統(tǒng)統(tǒng)GPS時(shí)仍被采用。由這兩種系統(tǒng)測(cè)定的同一點(diǎn)位坐標(biāo)時(shí)仍被采用。由這兩種系統(tǒng)測(cè)定的同一點(diǎn)位坐標(biāo) 和大地高存在偏差。之后，根據(jù)和大地高存在偏差。之后，根據(jù)GPS在全球的跟蹤網(wǎng)站在全球的

24、跟蹤網(wǎng)站 的觀測(cè)結(jié)果，對(duì)的觀測(cè)結(jié)果，對(duì)WGS-84進(jìn)行修正，使得進(jìn)行修正，使得WGS-84框架的框架的 站坐標(biāo)精度有了進(jìn)一步提高。站坐標(biāo)精度有了進(jìn)一步提高。 24 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 2.2.2 國(guó)家大地坐標(biāo)系國(guó)家大地坐標(biāo)系 l1954年北京坐標(biāo)系年北京坐標(biāo)系 l坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)：前蘇聯(lián)的普爾科沃。：前蘇聯(lián)的普爾科沃。 l參考橢球參考橢球：克拉索夫斯基橢球。：克拉索夫斯基橢球。 l平差方法平差方法：分區(qū)分期局部平差。：分區(qū)分期局部平差。 l存在問(wèn)題存在問(wèn)題：（：（1 1）橢球參數(shù)有較大誤差。）橢球參數(shù)有較大誤差。 （2 2）參考橢球面與我國(guó)大地水準(zhǔn)面存在著自西向）參考橢球面與我國(guó)大地水準(zhǔn)面存在

25、著自西向 東明顯的系統(tǒng)性傾斜。東明顯的系統(tǒng)性傾斜。 （3 3）幾何大地測(cè)量和物理大地測(cè)量應(yīng)用的參考面）幾何大地測(cè)量和物理大地測(cè)量應(yīng)用的參考面 不統(tǒng)一。不統(tǒng)一。 （4 4）定向不明確。）定向不明確。 25 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系年國(guó)家大地坐標(biāo)系 l坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)：陜西省涇陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn)。：陜西省涇陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn)。 l參考橢球參考橢球：19751975年國(guó)際橢球。年國(guó)際橢球。 l平差方法平差方法：天文大地網(wǎng)整體平差。：天文大地網(wǎng)整體平差。 l特點(diǎn)特點(diǎn)：（：（1 1）采用）采用19751975年國(guó)際橢球。年國(guó)際橢球。 （2 2）參心大地坐標(biāo)系是在）參心大地坐標(biāo)系是在19541954

26、年北京坐標(biāo)系基礎(chǔ)上建年北京坐標(biāo)系基礎(chǔ)上建 立起來(lái)的。立起來(lái)的。 （3 3）橢球面同似大地水準(zhǔn)面在我國(guó)境內(nèi)最為密合，是）橢球面同似大地水準(zhǔn)面在我國(guó)境內(nèi)最為密合，是 多點(diǎn)定位。多點(diǎn)定位。 （4 4）定向明確。）定向明確。 （5 5）大地原點(diǎn)地處我國(guó)中部。）大地原點(diǎn)地處我國(guó)中部。 （6 6）大地高程基準(zhǔn)采用）大地高程基準(zhǔn)采用19561956年黃海高程。年黃海高程。 26 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l新新1954年北京坐標(biāo)系（年北京坐標(biāo)系（BJ54新）新） 新新1954年北京坐標(biāo)系（年北京坐標(biāo)系（BJ54新）是由新）是由1980年國(guó)家大地坐年國(guó)家大地坐 標(biāo)（標(biāo)（GDZ80）轉(zhuǎn)換得來(lái)的。原）轉(zhuǎn)換得來(lái)的。原19

27、54年北京坐標(biāo)系又稱為年北京坐標(biāo)系又稱為 舊舊1954北京坐標(biāo)系（北京坐標(biāo)系（BJ54舊）。由于在全國(guó)的以舊）。由于在全國(guó)的以GDZ80 為基準(zhǔn)的測(cè)繪成果建立之前，為基準(zhǔn)的測(cè)繪成果建立之前，BJ54舊的測(cè)繪成果仍將存舊的測(cè)繪成果仍將存 在較長(zhǎng)時(shí)間，而在較長(zhǎng)時(shí)間，而BJ54舊與舊與GDZ80之間差距較大，給成果之間差距較大，給成果 的使用帶來(lái)不便，因此建立的使用帶來(lái)不便，因此建立BJ54新作為過(guò)渡坐標(biāo)系。新作為過(guò)渡坐標(biāo)系。 BJ54新是在新是在GDZ80基礎(chǔ)上，改變基礎(chǔ)上，改變GDZ80相對(duì)應(yīng)的相對(duì)應(yīng)的 IUGG1975橢球幾何參數(shù)為克拉索夫斯基橢球參數(shù)，并將橢球幾何參數(shù)為克拉索夫斯基橢球參數(shù)，

28、并將 坐標(biāo)原點(diǎn)（橢球中心）平移，使坐標(biāo)軸保持平行而建立坐標(biāo)原點(diǎn)（橢球中心）平移，使坐標(biāo)軸保持平行而建立 起來(lái)的。起來(lái)的。 27 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)：陜西省涇陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn)。：陜西省涇陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn)。 參考橢球參考橢球：克拉索夫斯基橢球。：克拉索夫斯基橢球。 平差方法平差方法：天文大地網(wǎng)整體平差。：天文大地網(wǎng)整體平差。 BJ54 BJ54新的特點(diǎn)新的特點(diǎn) ：（：（1 1）采用克拉索夫斯基橢球。）采用克拉索夫斯基橢球。 （2 2）是綜合）是綜合GDZ80GDZ80和和BJ54BJ54舊舊 建立起來(lái)的參心坐標(biāo)系。建立起來(lái)的參心坐標(biāo)系。 （3 3）定向明確。）定向明確。 （4 4）大地原點(diǎn)與

29、）大地原點(diǎn)與GDZ80GDZ80相同，但大地起算數(shù)據(jù)不同。相同，但大地起算數(shù)據(jù)不同。 （5 5）大地高程基準(zhǔn)采用）大地高程基準(zhǔn)采用19561956年黃海高程。年黃海高程。 （6 6）與）與BJ54BJ54舊舊 相比，所采用的橢球參數(shù)相同，其定相比，所采用的橢球參數(shù)相同，其定 位相近，但定向不同。位相近，但定向不同。 （7 7） BJ54BJ54舊與舊與BJ54BJ54新無(wú)全國(guó)統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換參數(shù)，只能新無(wú)全國(guó)統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換參數(shù)，只能 進(jìn)行局部轉(zhuǎn)換。進(jìn)行局部轉(zhuǎn)換。 28 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 參考：參考：大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)（第二版）（第二版） ，孔祥元等，武漢大學(xué)出版社，孔祥元等，武漢大學(xué)出版社，

30、 2010.05 l2000國(guó)家大地坐標(biāo)系國(guó)家大地坐標(biāo)系 由由2000國(guó)家國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)、大地控制網(wǎng)、2000國(guó)家重力基本網(wǎng)及用常國(guó)家重力基本網(wǎng)及用常 規(guī)大地測(cè)量技術(shù)建立的國(guó)家天文大地網(wǎng)聯(lián)合平差獲得的三規(guī)大地測(cè)量技術(shù)建立的國(guó)家天文大地網(wǎng)聯(lián)合平差獲得的三 維地心坐標(biāo)系統(tǒng)。維地心坐標(biāo)系統(tǒng)。 原點(diǎn)：包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)心；原點(diǎn)：包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)心； 定向：初始定向由定向：初始定向由1984.0時(shí)時(shí)BIH（國(guó)際時(shí)間局）定向給定；（國(guó)際時(shí)間局）定向給定； 參考橢球采用參考橢球采用2000參考橢球。參考橢球。 29 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l布爾沙布爾沙-沃爾夫模型沃爾夫模型：七參數(shù)

31、轉(zhuǎn)換七參數(shù)轉(zhuǎn)換( 7-Parameter Transformation) 在該模型中共采用了在該模型中共采用了7 個(gè)參數(shù)個(gè)參數(shù),分別是分別是 3 個(gè)平移參數(shù)個(gè)平移參數(shù) TX、 TY、 TZ , 3 個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù) X、 Y、 Z ( 也被稱為也被稱為 3 個(gè)歐個(gè)歐 拉角拉角) 和和 1 個(gè)尺度參數(shù)個(gè)尺度參數(shù) m。 2.3 坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換 30 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 假設(shè)有兩個(gè)分別基于不同基準(zhǔn)的空間直角坐標(biāo)系假設(shè)有兩個(gè)分別基于不同基準(zhǔn)的空間直角坐標(biāo)系OA- XAYAZA和和 OB -XBYB ZB , 采用布爾沙模型將采用布爾沙模型將 OA-XAYAZA 下坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為下

32、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為 OB -XBYB ZB下坐標(biāo)的步下坐標(biāo)的步驟是驟是: 31 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) ( 1 )從從 XA 正向看向原點(diǎn)正向看向原點(diǎn) OA, 以以 OA 點(diǎn)為固定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)點(diǎn)為固定旋轉(zhuǎn)點(diǎn), 將將 OA- XAYAZA 繞繞 XA 軸逆時(shí)軸逆時(shí)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) XA, B 角角,使經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后的使經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后的 YA 軸軸 與與 OB -XBYB 平面平行平面平行; ( 2 )從從 YA 正向看向原點(diǎn)正向看向原點(diǎn) OA, 以以 OA 點(diǎn)為固定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)點(diǎn)為固定旋轉(zhuǎn)點(diǎn), 將將 OA- XAYAZA 繞繞 YA- 軸逆時(shí)軸逆時(shí)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) YA, B 角角, 使經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后的使經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后的 XA 軸與軸與 OB -XB

33、YB平面平行。顯然平面平行。顯然, 此時(shí)此時(shí) ZA 軸也與軸也與 ZB 平行平行; ( 3) 從從 ZA 正向看向原點(diǎn)正向看向原點(diǎn) OA,以以 OA 點(diǎn)為固定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)點(diǎn)為固定旋轉(zhuǎn)點(diǎn), 將將 OA- XAYAZA繞繞 ZA 軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) ZA, B角角, 使經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后的使經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后的 XA 軸與軸與 XB 平行。顯然平行。顯然, 此時(shí)此時(shí) OA-XAYAZA 的三個(gè)坐標(biāo)軸已與的三個(gè)坐標(biāo)軸已與 OB -XBYB ZB 中相應(yīng)的坐標(biāo)軸平行中相應(yīng)的坐標(biāo)軸平行; 32 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) ( 4 )將將 OA-XAYAZA中的長(zhǎng)度單位縮放中的長(zhǎng)度單位縮放 1 + m倍倍, 使其與使其與OB -

34、 XBYB ZB的長(zhǎng)度單位一致的長(zhǎng)度單位一致; ( 5 )將將 OA-XAYAZA的原點(diǎn)分別沿的原點(diǎn)分別沿 XA、 YA 和和 ZA 軸移動(dòng)軸移動(dòng) T XA, B、- T YA, B和和 T Z A, B, 使其與使其與OB -XBYB ZB的原點(diǎn)重的原點(diǎn)重 合。可用數(shù)學(xué)公式將該轉(zhuǎn)換過(guò)程表達(dá)如下合?？捎脭?shù)學(xué)公式將該轉(zhuǎn)換過(guò)程表達(dá)如下: 33 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l時(shí)間時(shí)間 l時(shí)間間隔時(shí)間間隔 l時(shí)刻時(shí)刻 l時(shí)間基準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn) l時(shí)間測(cè)量需要一個(gè)公共的標(biāo)準(zhǔn)尺度。一般來(lái)說(shuō)，任何一時(shí)間測(cè)量需要一個(gè)公共的標(biāo)準(zhǔn)尺度。一般來(lái)說(shuō)，任何一 個(gè)能觀測(cè)到的周期性運(yùn)動(dòng)，只要能滿足下列條件都可以個(gè)能觀測(cè)到的周期性運(yùn)動(dòng)，只

35、要能滿足下列條件都可以 作為時(shí)間基準(zhǔn)：作為時(shí)間基準(zhǔn)： l（1）能作連續(xù)的周期性運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)周期十分穩(wěn)定；）能作連續(xù)的周期性運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)周期十分穩(wěn)定； l（2）運(yùn)動(dòng)周期具有很好的復(fù)現(xiàn)性，即在不同的時(shí)期和）運(yùn)動(dòng)周期具有很好的復(fù)現(xiàn)性，即在不同的時(shí)期和 地點(diǎn)這種周期性運(yùn)動(dòng)都可以通過(guò)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)來(lái)予以實(shí)現(xiàn)。地點(diǎn)這種周期性運(yùn)動(dòng)都可以通過(guò)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)來(lái)予以實(shí)現(xiàn)。 2.4 時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng) 34 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l自然界中具有上述特性的運(yùn)動(dòng)有很多。迄今為止，實(shí)際應(yīng)自然界中具有上述特性的運(yùn)動(dòng)有很多。迄今為止，實(shí)際應(yīng) 用的較為精確的時(shí)間基準(zhǔn)主要有下列幾種：用的較為精確的時(shí)間基準(zhǔn)主要有下列幾種： l地球自轉(zhuǎn)周期。它

36、是建立世界時(shí)所用的時(shí)間基準(zhǔn)，其穩(wěn)地球自轉(zhuǎn)周期。它是建立世界時(shí)所用的時(shí)間基準(zhǔn)，其穩(wěn) 定度約為定度約為10-8 。 l行星繞日的公轉(zhuǎn)周期及月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期，其穩(wěn)定行星繞日的公轉(zhuǎn)周期及月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期，其穩(wěn)定 度約為度約為10-10 。 l原子中的電子從某一能級(jí)躍遷至另一能級(jí)時(shí)所發(fā)出或吸原子中的電子從某一能級(jí)躍遷至另一能級(jí)時(shí)所發(fā)出或吸 收的電磁波信號(hào)的振蕩頻率（周期）。它是建立原子時(shí)收的電磁波信號(hào)的振蕩頻率（周期）。它是建立原子時(shí) 所用的時(shí)間基準(zhǔn)，其穩(wěn)定度約為所用的時(shí)間基準(zhǔn)，其穩(wěn)定度約為10-14 。 l脈沖星的自轉(zhuǎn)周期，最好的毫秒脈沖星的自轉(zhuǎn)周期的穩(wěn)脈沖星的自轉(zhuǎn)周期，最好的毫秒脈沖星的自轉(zhuǎn)

37、周期的穩(wěn) 定度有可能達(dá)到定度有可能達(dá)到10-19 或更好?；蚋?。 35 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l恒星時(shí)恒星時(shí)ST (Sidereal Time) 定義定義：以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由它的周日視運(yùn)動(dòng)即春分點(diǎn)兩次：以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由它的周日視運(yùn)動(dòng)即春分點(diǎn)兩次 經(jīng)過(guò)本地子午線的時(shí)間間隔所確定的時(shí)間稱為一個(gè)恒星日。經(jīng)過(guò)本地子午線的時(shí)間間隔所確定的時(shí)間稱為一個(gè)恒星日。 恒星時(shí)在數(shù)值上等于春分點(diǎn)相對(duì)于本地子午圈的時(shí)角。恒星時(shí)在數(shù)值上等于春分點(diǎn)相對(duì)于本地子午圈的時(shí)角。 計(jì)量時(shí)間單位計(jì)量時(shí)間單位：恒星日、恒星小時(shí)、恒星分、恒星秒；：恒星日、恒星小時(shí)、恒星分、恒星秒； 分類分類：真恒星時(shí)和平恒星時(shí)。：真恒星時(shí)和平恒

38、星時(shí)。 真恒星時(shí)：真恒星時(shí)：即周日視運(yùn)動(dòng)所觀察春分點(diǎn)兩次經(jīng)過(guò)本地子午線即周日視運(yùn)動(dòng)所觀察春分點(diǎn)兩次經(jīng)過(guò)本地子午線 的時(shí)間間隔。的時(shí)間間隔。 平恒星時(shí)：平恒星時(shí)：由于地球自轉(zhuǎn)不均勻從而導(dǎo)致每一個(gè)恒星日的長(zhǎng)由于地球自轉(zhuǎn)不均勻從而導(dǎo)致每一個(gè)恒星日的長(zhǎng) 短不一，為了確定一個(gè)恒星日的大小取一年的恒星日的平短不一，為了確定一個(gè)恒星日的大小取一年的恒星日的平 均值定義為平恒星時(shí)（平春分點(diǎn)）。它是一種地方時(shí)。均值定義為平恒星時(shí)（平春分點(diǎn)）。它是一種地方時(shí)。 36 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l真太陽(yáng)時(shí)真太陽(yáng)時(shí) l以太陽(yáng)中心作為參考點(diǎn)，太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午圈以太陽(yáng)中心作為參考點(diǎn)，太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午圈 的時(shí)間間

39、隔為一個(gè)真太陽(yáng)日。的時(shí)間間隔為一個(gè)真太陽(yáng)日。 l地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)軌道為一橢圓，其運(yùn)動(dòng)角速度不相同，地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)軌道為一橢圓，其運(yùn)動(dòng)角速度不相同， 另外，地球公轉(zhuǎn)是位于黃道平面，而時(shí)角是在赤道平面另外，地球公轉(zhuǎn)是位于黃道平面，而時(shí)角是在赤道平面 度量的，故真太陽(yáng)時(shí)的長(zhǎng)度是不相同的。也就是說(shuō)，真度量的，故真太陽(yáng)時(shí)的長(zhǎng)度是不相同的。也就是說(shuō)，真 太陽(yáng)時(shí)不具備作為一個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的基本條件。太陽(yáng)時(shí)不具備作為一個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的基本條件。 37 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l平太陽(yáng)時(shí)平太陽(yáng)時(shí)MT (Mean Solar Time） l設(shè)想用一個(gè)假太陽(yáng)代替真太陽(yáng)：設(shè)想用一個(gè)假太陽(yáng)代替真太陽(yáng)： 其周年視運(yùn)動(dòng)軌跡位于赤道平

40、面而不是黃道平面；它在赤道上其周年視運(yùn)動(dòng)軌跡位于赤道平面而不是黃道平面；它在赤道上 的運(yùn)動(dòng)角速度是恒定的，等于真太陽(yáng)的平均角速度。的運(yùn)動(dòng)角速度是恒定的，等于真太陽(yáng)的平均角速度。 l平太陽(yáng)時(shí)：平太陽(yáng)時(shí)： 以平太陽(yáng)作為參考點(diǎn)，由它的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間稱為以平太陽(yáng)作為參考點(diǎn)，由它的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間稱為 平太陽(yáng)時(shí)。平太陽(yáng)時(shí)。 計(jì)量時(shí)間單位計(jì)量時(shí)間單位：平太陽(yáng)日、平太陽(yáng)小時(shí)、平太陽(yáng)分、平太陽(yáng)秒；：平太陽(yáng)日、平太陽(yáng)小時(shí)、平太陽(yáng)分、平太陽(yáng)秒； 一個(gè)平太陽(yáng)日一個(gè)平太陽(yáng)日=24=24個(gè)平太陽(yáng)小時(shí)個(gè)平太陽(yáng)小時(shí)=1440=1440平太陽(yáng)分平太陽(yáng)分=86400=86400個(gè)平太個(gè)平太 陽(yáng)秒。陽(yáng)秒。 平太陽(yáng)時(shí)

41、與日常生活中使用的時(shí)間系統(tǒng)是一致的，它是一種平太陽(yáng)時(shí)與日常生活中使用的時(shí)間系統(tǒng)是一致的，它是一種 地方時(shí)。地方時(shí)。 38 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l世界時(shí)世界時(shí)UT (Universal Time) l以平子午夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽(yáng)時(shí)定義為世界以平子午夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽(yáng)時(shí)定義為世界 時(shí)時(shí)UT（格林尼治起始子午線處的平太陽(yáng)時(shí)）（格林尼治起始子午線處的平太陽(yáng)時(shí)）。它是世。它是世 界統(tǒng)一的時(shí)間系統(tǒng)。界統(tǒng)一的時(shí)間系統(tǒng)。 l地球自轉(zhuǎn)角速度不均勻，不僅有長(zhǎng)期減緩的總趨勢(shì)，而地球自轉(zhuǎn)角速度不均勻，不僅有長(zhǎng)期減緩的總趨勢(shì)，而 且也有季節(jié)性的變化及短周期變化，較為復(fù)雜；且也有季節(jié)性的變化及短周期變化，較為復(fù)雜； l地極在地球上的位置不固定，而是在不斷移動(dòng)，即極移。地極在地球上的位置不固定，而是在不斷移動(dòng)，即極移。 l世界時(shí)不再嚴(yán)格滿足作為一個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的基本條件。世界時(shí)不再嚴(yán)格滿足作為一個(gè)時(shí)間系統(tǒng)的基本條件。 39 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) l原子時(shí)原子時(shí)ATI (Interna