第二章坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)

1、 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)u 能夠熟練的進(jìn)行不同坐標(biāo)系基準(zhǔn)間的轉(zhuǎn)換；u 掌握世界時(shí)、原子時(shí)、協(xié)調(diào)世界時(shí)和GPS時(shí)等時(shí)間系統(tǒng)的概念及其相互關(guān)系；u 掌握GPS時(shí)間基準(zhǔn)的建立方法；u 掌握天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系的基本概念；u 掌握WGS-84坐標(biāo)系、2000國(guó)家大地坐標(biāo)系、1954北京坐標(biāo)系、1980國(guó)家大地坐標(biāo)系、地方獨(dú)立坐標(biāo)系以及高程基準(zhǔn)的基本概念； 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境

2、與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)是描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)，處理觀測(cè)數(shù)據(jù)和表達(dá)觀測(cè)站位置的數(shù)學(xué)與物理基礎(chǔ)。所以，了解GPS測(cè)量中的些常用坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)，熟悉它們各自間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，是極為重要的。本章將主要介紹天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系，以及有關(guān)時(shí)間系統(tǒng)的概念。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)主要內(nèi)容主要內(nèi)容2.

3、1 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2.2 WGS-842.2 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2.3 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2.4 2.4 時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.1 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 衛(wèi)星定位常采用空間直角坐標(biāo)系及其相應(yīng)的大地坐標(biāo)系，一般取地球質(zhì)心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)。根據(jù)坐標(biāo)軸指向的不同分為兩類(lèi)坐標(biāo)系，即和。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GP

4、SGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 天球坐標(biāo)系是這類(lèi)坐標(biāo)系統(tǒng)與地球自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，對(duì)于極為方便。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)理論是根據(jù)牛頓引力定律，在慣性坐標(biāo)系統(tǒng)中建立起來(lái)的，而慣性坐標(biāo)系統(tǒng)在空間的位置和方向應(yīng)保持不變，或僅作勻速直線運(yùn)動(dòng)。但是，實(shí)際上嚴(yán)格滿(mǎn)足這一條件是困難的。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 地球坐標(biāo)系是與。這類(lèi)坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)于表達(dá)地面觀測(cè)站的位置和處理GPS觀測(cè)成果尤為方便。它在經(jīng)典大地測(cè)量學(xué)(Geodesy)中，具有多種表達(dá)形式和極為廣泛的應(yīng)用。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游

5、系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 完全定義一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)必須明確：、和。在GPS測(cè)量中,坐標(biāo)系的原點(diǎn)一般取地球的質(zhì)心，而坐標(biāo)軸的指向具有一定的選擇性。為了使用上的方便，國(guó)際上都通過(guò)協(xié)議來(lái)確定某些全球性坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸指向，這種共同確認(rèn)的坐標(biāo)系，通常稱(chēng)為。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.1.1 2.1.1 相關(guān)概念相關(guān)概念 天球的基本概念 :是指以空間某一點(diǎn)為中心，半徑 r為任意長(zhǎng)度的一個(gè)假想的球體。 :天文學(xué)中通常把參考坐標(biāo)系建立在天球上。

6、池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 在天文學(xué)中，通常均把天體投影到天球的球面，并利用球面坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)表達(dá)或研究天體的位置及天體之間的關(guān)系。為了建立球面坐標(biāo)系統(tǒng)，必須確定球面上的一些參考點(diǎn)、線、面和圈。在全球定位系統(tǒng)中，為描述衛(wèi)星的位置也將涉及到這些概念。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 天軸和天極 地球自轉(zhuǎn)軸的延伸稱(chēng)為；天軸與天球的交點(diǎn)Pn、Ps稱(chēng)為，其中Pn稱(chēng)為北天極， Ps稱(chēng)為南天極。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅

7、游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 天球赤道面與天球赤道 通過(guò)地球質(zhì)心并與天軸垂直的平面，稱(chēng)為。這時(shí)天球赤道面與地球赤道面相重。該赤道面與天球相交的大圓稱(chēng)為。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 包含天軸并通過(guò)地球上任一點(diǎn)的平面，稱(chēng)為。而天球子午面與天球相交的大圓稱(chēng)為。 通過(guò)天軸的平面與天球相交的半個(gè)大圓。 天球子午面與天球子午圈 時(shí)圈 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)

8、與時(shí)間系統(tǒng) 黃道 地球公轉(zhuǎn)的軌道與天球相交的大圓，即當(dāng)?shù)厍蚶@太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，地球上的觀測(cè)者所見(jiàn)到的太陽(yáng)在天球上運(yùn)動(dòng)的軌跡。黃道面與赤道面的夾角稱(chēng)為黃赤交角，約為23.5。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 黃極 通過(guò)天球中心，且垂直于黃道面的直線與天球的交點(diǎn)，其中靠近北天極的交點(diǎn)n，稱(chēng)為北黃極，靠近南天極的交點(diǎn)s稱(chēng)為南黃極。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 春分點(diǎn) 當(dāng)太陽(yáng)在黃道上從天球南半球向北半球運(yùn)行時(shí)，黃道與地球赤

9、道的交點(diǎn)。在天文學(xué)和衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)中，春分點(diǎn)和天球赤道面，是建立參考系的重要基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)面。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.1.2.1.2 2 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系 ： 天球坐標(biāo)系是以天球及天球上的點(diǎn)、線、圈為基礎(chǔ)建立的坐標(biāo)系。 任一天體的位置，在天球坐標(biāo)系中可用兩種形式來(lái)描述。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 原點(diǎn)位于地球質(zhì)心M；Z軸指向天球北極Pn ，X軸指向春分點(diǎn)，Y軸垂直于XMZ平面，與X軸和Z軸構(gòu)成

10、右手坐標(biāo)系統(tǒng)。 在天球空間直角坐標(biāo)系中，天體的坐標(biāo)為(X，Y，Z)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 原點(diǎn)位于地球質(zhì)心M，赤經(jīng)為含天軸和春分點(diǎn)的天球子午面與過(guò)天體S的天球子午面之間的夾角；赤緯為原點(diǎn)M至天體S的連線與天球赤道面之間的夾角，向徑長(zhǎng)度r為原點(diǎn)M至天體S的距離。在天球球面坐標(biāo)系中，天體的坐標(biāo)為(,r)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPS

11、GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 22222sinsincoscoscosYXZarctgXYarctgZYXrrZYX或 在實(shí)踐中，以上關(guān)于天球坐標(biāo)系的兩種表達(dá)形式，應(yīng)用都很普遍。由于它們和地球的自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，所以對(duì)于描述天體或人造地球衛(wèi)星的位置和狀態(tài)是方便的。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 由于觀測(cè)者所處位置不同，而使觀測(cè)同一天體的方向發(fā)生變化，這種變化稱(chēng)為

12、視差。視差又有周年視差（恒星視差）、周日視差等之分。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.1.2.1.3 3 歲差與章動(dòng)對(duì)天球坐標(biāo)的影響歲差與章動(dòng)對(duì)天球坐標(biāo)的影響n(yōu) 地球的非球形影響歲差現(xiàn)象 地球的形體接近于一個(gè)赤道隆起的橢球體，因此，在日月引力和其它天體引力對(duì)地球隆起部分的作用下，地球在繞太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)，自轉(zhuǎn)軸的方向不再保持不變，從而使春分點(diǎn)在赤道上產(chǎn)生緩慢的西移，這種現(xiàn)象在天文學(xué)中稱(chēng)為。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間

13、系統(tǒng) 在歲差的影響下，地球自轉(zhuǎn)軸在空間繞北黃極產(chǎn)生緩慢的旋轉(zhuǎn)(從北天極上方觀察為從北天極上方觀察為順時(shí)針?lè)较?，以下同順時(shí)針?lè)较?，以下?，因而使北天極以同樣的方式在天球上繞北黃極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 如果月球的引力及其運(yùn)行的軌道都是固定不變的，同時(shí)忽略其它行星引力的微小影響，那么日月引力的影響，僅將使北天極繞北黃極以順時(shí)針?lè)较蚓徛匦D(zhuǎn)，構(gòu)成一個(gè)圓錐面；這時(shí)，在天球上，北天極的軌跡近似地構(gòu)成一個(gè)以北黃極n為中心，以黃赤交角為半徑的小圓。在這個(gè)小圓上，北天極每年西移約為50.371。

14、周期大約為25800年。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 在天球上，這種規(guī)律運(yùn)動(dòng)的北天極，通常稱(chēng)為(或簡(jiǎn)稱(chēng)為平北天極)，而與之相應(yīng)的天球赤道和春分點(diǎn)，稱(chēng)為。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 月地距變化章動(dòng)現(xiàn)象 如果把觀測(cè)時(shí)的北天極稱(chēng)為瞬時(shí)北天極(或稱(chēng)真北天極)，而與之相應(yīng)的天球赤道和春分點(diǎn)稱(chēng)為瞬時(shí)天球赤道和瞬時(shí)春分點(diǎn)(或稱(chēng)真天球赤道和真春分點(diǎn))，那么在日月引力等因素的影響下，瞬時(shí)北天極將繞瞬時(shí)平北天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，

15、大致成橢圓形軌跡，其長(zhǎng)半徑約為9.2，周期約為18.6年。這種現(xiàn)象稱(chēng)為。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)歲差圓歲差圓瞬時(shí)北天極瞬時(shí)北天極平北天極平北天極北黃極 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 通常均把這種復(fù)雜的運(yùn)功，分解為n 如何為了描述北天極在天球上的運(yùn)動(dòng) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.1.4 2.1.4 協(xié)議天球坐

16、標(biāo)系協(xié)議天球坐標(biāo)系 Z軸指向瞬時(shí)北天極，X軸指向瞬時(shí)春分點(diǎn)；l ：l ：Z軸指向平北天極，X軸指向平春分點(diǎn)；l ： 1984年1月1日后，取2000年1月15日的平北天極為協(xié)議北天極，Z軸指向協(xié)議北天極的天球坐標(biāo)系稱(chēng)為協(xié)議天球坐標(biāo)系，X軸指向協(xié)議春分點(diǎn)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 為了將協(xié)議天球坐標(biāo)系的衛(wèi)星坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換到觀測(cè)歷元t的瞬時(shí)天球坐標(biāo)系下，通?？煞譃閮刹剑杭词紫葘f(xié)議天球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，換算到觀測(cè)瞬間的平天球坐標(biāo)系下，然后再將瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換到瞬時(shí)天球坐標(biāo)系統(tǒng)。 在實(shí)際工作中，

17、坐標(biāo)系統(tǒng)的這種轉(zhuǎn)換，一般都可借助計(jì)算機(jī)的相應(yīng)軟件自動(dòng)完成。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 由于天球坐標(biāo)系與地球自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，地球上任一固定點(diǎn)在天球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，將隨地球的自轉(zhuǎn)而變化，顯然這在實(shí)用上很不方便。為了描述地面觀測(cè)站的位置，有必要建立與地球體相固聯(lián)的坐標(biāo)系，即地球坐標(biāo)系(有時(shí)稱(chēng)地固坐標(biāo)系)。該系統(tǒng)也有兩種形式。2.1.52.1.5 地球地球坐標(biāo)系坐標(biāo)系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 原點(diǎn)O與地球質(zhì)心重合

18、，Z軸指向地球北極，X軸指向格林尼治平子午面與地球赤道的交點(diǎn)E，Y軸垂直于XOZ平面構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 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)軸相合，大地緯度B為過(guò)地面點(diǎn)的橢球法線與橢球赤道面的夾角，大地經(jīng)度L為過(guò)地面點(diǎn)的橢球子午面與格林尼治平大地子午面之間的夾角，大地高H為地面點(diǎn)沿橢球法線至橢球面的距離。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)(L B H) (X Y Z) 式

19、中，N 為橢球的卯酉圈曲率半徑， e為橢球的第一偏心率。BHeNLBHNLBHNZYXsin1sincoscoscos2(X Y Z) (L B H)NBYXHXHeNLZHNBXYLcos1costanarctan222 若以a、b分別表示所取橢球的長(zhǎng)半徑和短半徑，則22222sin1abaeBeaN 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 在介紹天球坐標(biāo)系時(shí)，所關(guān)心的主要問(wèn)題，是地球自轉(zhuǎn)軸在空間的指向及其變化。因?yàn)樘烨蜃鴺?biāo)系與地球的自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，所以，這時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)地球體本身的變化與否并不重要；而對(duì)于與地球

20、體固聯(lián)的坐標(biāo)系來(lái)說(shuō)，情況就完全不同了，這時(shí)地極點(diǎn)是作為地球坐標(biāo)系的一個(gè)重要基準(zhǔn)點(diǎn)，自然我們希望它在地球上的位置是固定的，否則地球參考系的Z軸方向?qū)⒂兴淖?，也就是說(shuō)，地球赤道面和起始子午面的位置均將有所改變。從而引起地球上點(diǎn)的坐標(biāo)變化。2.1.6 2.1.6 地極移動(dòng)與協(xié)議地球坐標(biāo)系地極移動(dòng)與協(xié)議地球坐標(biāo)系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 事實(shí)上，人們?cè)缫寻l(fā)現(xiàn)，。觀測(cè)瞬間地球自轉(zhuǎn)軸所處的位置，我們稱(chēng)為瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸，而相應(yīng)的極點(diǎn)稱(chēng)為瞬時(shí)極。 通過(guò)大量觀測(cè)資科的分析表明，地極在地球表面上的運(yùn)動(dòng)，主要包含兩

21、種周期性的變化，一種是周期約為一年，振幅約為0.1 的變化；另一種是周期約為432天，振幅約為0.2的變化。后一種周期變化，一般稱(chēng)為張德勒周期變化。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 為了描述地極移動(dòng)的規(guī)律，通常均取一平面直角坐標(biāo)系來(lái)表達(dá)地極的瞬時(shí)位置。為此，假設(shè)該面通過(guò)地極的某一平均位置（即平極）并與地球表面相切。在此平面上取直角坐標(biāo)系(xp 、yp)， 設(shè)其原點(diǎn)與平極重合， xp軸指向格林尼治平均天文臺(tái)， yp軸指向格林尼治零子午面以西90的子午線方向。于是任一歷元t的瞬時(shí)極pn的位置，可表示為(xp

22、 、yp) 。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 地極的移動(dòng)將使地球坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的指向發(fā)生變化，這對(duì)實(shí)際工作造成了許多困難。因此，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)和國(guó)際大地測(cè)量學(xué)協(xié)會(huì)，早在1967年便建議，采用國(guó)際上5個(gè)緯度服務(wù)站，以1900至1905年的平均緯度所確定的平均地極位置作為基準(zhǔn)點(diǎn)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 平極的這個(gè)位置是相應(yīng)于上述期間地球自轉(zhuǎn)軸的平均位置，通常稱(chēng)為,與之相應(yīng)的地球赤道面，稱(chēng)為平赤道面或協(xié)議赤

23、道面。在實(shí)際工作中，至今仍普遍采用CIO作為協(xié)議地極。以協(xié)議地極為基準(zhǔn)點(diǎn)的地球坐標(biāo)系，稱(chēng)為，而與瞬時(shí)極相應(yīng)的地球坐標(biāo)系，稱(chēng)之為瞬時(shí)地球坐標(biāo)系。右圖描繪了從197l至1975年間，相對(duì)于CIO地極運(yùn)動(dòng)的軌跡。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 極移現(xiàn)象主要引起了地球瞬時(shí)坐標(biāo)系相對(duì)協(xié)議地球坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)（見(jiàn)右圖)。如果以(X Y Z)CTS和(X Y Z)t分別表示協(xié)議地球空間直角坐標(biāo)系和觀測(cè)歷元t的瞬時(shí)地球空間直角坐標(biāo)系，那么其間的關(guān)系為tCTSZYXMZYX其中 ppyRxRM12 考慮到地極坐標(biāo)為微小量，

24、如果僅取至一次微小項(xiàng)，則有11001ppppyxyxM 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.1.7 2.1.7 協(xié)議地球坐標(biāo)系與協(xié)議天球協(xié)議地球坐標(biāo)系與協(xié)議天球坐標(biāo)系的關(guān)系坐標(biāo)系的關(guān)系 ： 原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，Z指向國(guó)際協(xié)議原點(diǎn)，X軸指向格林尼治平子午面與地球赤道面的交點(diǎn)，Y軸垂直于XMZ平面，由此建立的右手坐標(biāo)系為協(xié)議地球坐標(biāo)系 ： 原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，Z軸指向2000年1月15日的平

25、北天極，X軸指向協(xié)議春分點(diǎn)，由此建立的右手坐標(biāo)系稱(chēng)為協(xié)議天球坐標(biāo)系。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 根據(jù)協(xié)議地球坐標(biāo)系和協(xié)議天球坐標(biāo)系的定義可知： 兩坐標(biāo)系的原點(diǎn)均位于地球的質(zhì)心，故其原點(diǎn)位置相同； 瞬時(shí)天球坐標(biāo)系的Z 軸與瞬時(shí)地球坐標(biāo)系的Z軸指向相同； 兩瞬時(shí)坐標(biāo)系的X軸的指向不同，其間夾角為春分點(diǎn)的格林尼治恒星時(shí)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二

26、章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.1.8 2.1.8 站心赤道直角坐標(biāo)系與站心地平直角坐標(biāo)系站心赤道直角坐標(biāo)系與站心地平直角坐標(biāo)系 使用站心坐標(biāo)系能夠比較直觀方便地描述衛(wèi)星與觀測(cè)站之間的瞬時(shí)距離、方位角和高度角，了解衛(wèi)星在天空的分布情況。 站心赤道直角坐標(biāo)系站心赤道直角坐標(biāo)系與站心地平直角坐標(biāo)系站心地平直角坐標(biāo)系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 如右圖，P1是測(cè)站，O是球心。以P1為原點(diǎn)建立與球心空間直角坐標(biāo)系相應(yīng)坐標(biāo)軸平行的坐標(biāo)系叫做站心赤道直角坐標(biāo)系。顯然，

27、站心赤道直角坐標(biāo)系與球心空間直角坐標(biāo)系坐標(biāo)系間有簡(jiǎn)單的平移關(guān)系。BHeNLBHNLBHNZYXZYXsin1sincoscoscos2站心赤道直角坐標(biāo)系與站心地平直角坐標(biāo)系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 站心地平直角坐標(biāo)系 以P1為原點(diǎn)， P1點(diǎn)的法線為z軸（指向天頂為正），以子午線方向?yàn)閤軸（向北為正），y軸與x、z軸垂直（向東為正）。 站心赤道直角坐標(biāo)系站心赤道直角坐標(biāo)系與與站心地平直角坐標(biāo)系站心地平直角坐標(biāo)系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)

28、系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 站心赤道直角坐標(biāo)系與站心地平直角坐標(biāo)系之間的關(guān)系地平站赤zyxBBLBLLBLBLLBZYXsin0cossincoscossinsincoscossincossin站心地平直角坐標(biāo)系與球心空間直角坐標(biāo)系的關(guān)系BHeNLBHNLBHNzyxBBLBLLBLBLLBZYXsin1sincoscoscossin0cossincoscossinsincoscossincossin2地平球心 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 站心地平極坐標(biāo)系 以測(cè)站P1為原點(diǎn)，至衛(wèi)星s的

29、距離r、衛(wèi)星的方位角A、衛(wèi)星的高度角h可以建立站心地平極坐標(biāo)系。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)站心地平極坐標(biāo)系與站心地平直角坐標(biāo)系間有關(guān)系22222arctanarctan,sinhcoshsincoshcosyxzhxyAzyxrrArArzyx 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 經(jīng)典大地測(cè)量中的坐標(biāo)系統(tǒng)常見(jiàn)的坐標(biāo)系統(tǒng)u 空間直角坐標(biāo)系u 大地坐標(biāo)系u 平面直角坐標(biāo)系2.22.2 WGS-84WGS-84坐標(biāo)

30、系和我國(guó)的大地坐標(biāo)系坐標(biāo)系和我國(guó)的大地坐標(biāo)系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)建立測(cè)量坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面是什么？建立測(cè)量坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面是什么？大地水準(zhǔn)面海洋陸地地球表面n參考橢球面參考橢球 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)參心坐標(biāo)系的特點(diǎn)參心坐標(biāo)系的特點(diǎn) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心 坐標(biāo)原點(diǎn)不位于地球質(zhì)心

31、 地心坐標(biāo)系適合于全球用途的應(yīng)用 參心坐標(biāo)系適合于局部用途的應(yīng)用 有利于局部大地水準(zhǔn)面與參考橢球面符合更好 保持國(guó)家坐標(biāo)系的穩(wěn)定 有利于地心坐標(biāo)的保密 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.2.1 WGS-84大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系u 類(lèi)型：協(xié)議地球坐標(biāo)系，地心地固坐標(biāo)系u 定義:原點(diǎn)：地球的質(zhì)心Z軸：指向BIH1984.0定義的CTP（協(xié)議地球極）方向X軸：指向BIH1984.0的零子

32、午面和CTP赤道的交點(diǎn)Y軸：和Z,X構(gòu)成右手系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 對(duì)應(yīng)于WGS-84大地坐標(biāo)系有一個(gè)WGS-84橢球，其常數(shù)采用IUGG第17屆大會(huì)大地測(cè)量常數(shù)的推薦值。這里給出WGS-84橢球的兩個(gè)最常用的幾何常數(shù)：563223257.298121373786fma率扁長(zhǎng)半軸橢球第一偏心率：e2=0.00669437999013地球引力常數(shù)：GM=（39860050.6）108（m3/s2）正?；A帶諧系數(shù)：J2=（484.166851.30）109（rad/s）地球自轉(zhuǎn)角速度：=（7

33、2921150.1500）1011（rad/s）u WGS-84橢球參數(shù) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(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 C80是為了進(jìn)行全國(guó)天文大地網(wǎng)整體平差而建立的。根據(jù)橢球定位的基本原理，在建立C80坐標(biāo)系時(shí)有以下先決條件： 大地原點(diǎn)在我國(guó)中部，具體地點(diǎn)是陜西省徑陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)；n 1980國(guó)家大地坐標(biāo)系 C80坐標(biāo)系是參心坐標(biāo)系，橢球短軸Z軸平行于地球質(zhì)心指向地極原點(diǎn)JYD1968.0的方向；大地起始子午面平行于格林尼治平均天文臺(tái)子午面，X軸在大地起始子午面內(nèi)與Z軸垂直指向經(jīng)

34、度0方向，Y軸與Z、X軸成右手坐標(biāo)系； 橢球兩個(gè)最常用的幾何參數(shù)為 長(zhǎng)半軸 a6378140(m)，扁率 f = 1/298.257 橢球定位時(shí)按我國(guó)范圍內(nèi)高程異常值平方和最小為原則求解參數(shù)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 建國(guó)初期，為了迅速開(kāi)展我國(guó)的測(cè)繪事業(yè)，鑒于當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，將我國(guó)一等鎖與原蘇聯(lián)遠(yuǎn)東一等鎖相連接，然后以連接呼瑪、吉拉寧、東寧基線網(wǎng)擴(kuò)大邊端點(diǎn)的原蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標(biāo)系的坐標(biāo)為起算數(shù)據(jù)，平差我國(guó)東北及東部區(qū)一等鎖，這樣傳算過(guò)來(lái)的坐標(biāo)系就定名為1954年北京坐標(biāo)系。我們稱(chēng)為舊19

35、54年北京坐標(biāo)系。n 舊P54坐標(biāo)系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 舊P54坐標(biāo)系可歸結(jié)為： 屬參心大地坐標(biāo)系； 采用克拉索夫斯基橢球的兩個(gè)幾何參數(shù)長(zhǎng)半軸 a 6378245(m)，扁率 f = 1/298.3 大地原點(diǎn)在原蘇聯(lián)的普爾科沃； 采用多點(diǎn)定位法進(jìn)行橢球定位； 高程基準(zhǔn)為1956年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面； 高程異常以原蘇聯(lián)1955年大地水準(zhǔn)面重新平差結(jié)果為起算數(shù)據(jù)，按我國(guó)天文水準(zhǔn)路線推算而得。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與

36、時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 全國(guó)天文大地網(wǎng)在1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系上進(jìn)行整體平差完成后，理論上應(yīng)使用該整體平差結(jié)果。但考慮到實(shí)用中許多部門(mén)和單位有大量測(cè)繪成果是舊P54下的，因而產(chǎn)生了所謂的新P54年北京坐標(biāo)系。 n 新P54坐標(biāo)系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 新P54是將C80內(nèi)的空間直角坐標(biāo)經(jīng)三個(gè)平移參數(shù)平移變換至克拉索夫斯基橢球中心得到的。它具有如下特點(diǎn)： 屬參心大地坐標(biāo)系； 橢球參數(shù)(P54):長(zhǎng)半軸 a6378245(m),扁率 f = 1/298.3 大地原點(diǎn)與C80大地原點(diǎn)相同

37、； 橢球軸向與C80橢球軸向相同； 高程基準(zhǔn)為1956年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面； 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 新P54點(diǎn)坐標(biāo)與舊P54點(diǎn)坐標(biāo)接近，但其精度和C80坐標(biāo)精度完全一樣。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，新P54點(diǎn)坐標(biāo)與舊P54點(diǎn)坐標(biāo)相比較，就平面坐標(biāo)而言，縱坐標(biāo)x差值在-6.5m至+7.8m之間，橫坐標(biāo)y差值在-12.9m至+9.0m之間，差值在5m以?xún)?nèi)的約占全國(guó)80%的地區(qū)。反映在1：5萬(wàn)比例尺的地形圖上，絕大部分不超過(guò)0.1mm。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPS

38、GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，我國(guó)自2008年7月1日起，啟用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的定義 國(guó)家大地坐標(biāo)系的定義包括坐標(biāo)系的原點(diǎn)、三個(gè)坐標(biāo)軸的指向、尺度以及地球橢球的4個(gè)基本參數(shù)的定義。 原點(diǎn)：包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心； n 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) Z軸：由原點(diǎn)指向歷元2000.0的地球參考極的方向，該歷元的指向由國(guó)際時(shí)間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算，定向的時(shí)間演化保證相對(duì)于地殼不產(chǎn)生

39、殘余的全球旋轉(zhuǎn)； X軸：由原點(diǎn)指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點(diǎn)； Y軸與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系 尺度：采用廣義相對(duì)論意義下的尺度。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 地球橢球參數(shù) 長(zhǎng)半軸 a6378137m 扁率 f=1/298.257222101 地心引力常數(shù) GM3.9860044181014m3s-2 自轉(zhuǎn)角速度 7.292l1510-5rad s-1 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與

40、時(shí)間系統(tǒng)n 地方獨(dú)立坐標(biāo)系 水準(zhǔn)面建立在當(dāng)?shù)氐钠骄０胃叱堂嫔?，（隱含著一個(gè)與當(dāng)?shù)仄骄０胃叱虒?duì)應(yīng)的參考橢球） 以當(dāng)?shù)刈游缇€作為中央子午線 參考橢球的中心、軸向和扁率與國(guó)家參考橢球相同，長(zhǎng)半徑有一改正量 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n ITRF坐標(biāo)框架簡(jiǎn)介 國(guó)際地球參考框架ITRF(InternationalTerreetrial Reference Frame的縮寫(xiě))是一個(gè)地心參考框架。它是由空間大地測(cè)量觀測(cè)站的坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)速度來(lái)定義的，是國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)IERS的地面參考框架。由于章動(dòng)、極移影響，國(guó)

41、際協(xié)議地極原點(diǎn)CI0是變化的，所以ITRF框架每年也都在變化。根據(jù)不同的時(shí)間段可定義不同的ITRF，如ITRF-93、ITRF-94、ITRF96、ITRF94(1996年7月I日以后的IGS星歷都是在此框架下給出的)等。它們的尺度和定向參數(shù)分別由人衛(wèi)激光測(cè)距和IERS公布的地球定向參數(shù)序列確定。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) ITRF框架為高精度的GPS定位測(cè)量提供較好的參考系，近幾年已被廣泛地用于地球動(dòng)力學(xué)研究，高精度、大區(qū)域控制網(wǎng)的建立等方面，如青藏高原地球動(dòng)力學(xué)研究、國(guó)家A級(jí)網(wǎng)平差、深圳市GP

42、S框架網(wǎng)的建立等都采用了ITRF框架。一個(gè)測(cè)區(qū)在使用ITRF框架時(shí)，一般以高級(jí)約束點(diǎn)的參考框架來(lái)確定本測(cè)區(qū)的框架。例如，在深圳市GPS框架建立時(shí)，選用了96國(guó)家A級(jí)網(wǎng)的貴陽(yáng)、廣州、武漢三個(gè)A級(jí)站(其中武漢為IGS永久跟蹤站)為約束基準(zhǔn)，而96A級(jí)網(wǎng)的參考框架為ITRF-93框架，參考?xì)v元為96.365，所以深圳市GPS框架的基準(zhǔn)也選用ITRF-93框架為參考點(diǎn)。 ITRF框架實(shí)質(zhì)上也是一種地固坐標(biāo)系，其原點(diǎn)在地球體系(含海洋和大氣圈)的質(zhì)心，以WGS-84橢球?yàn)閰⒖紮E球。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)

43、n PZ-90坐標(biāo)系 PZ-90坐標(biāo)系是GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用的坐標(biāo)系，與GPS采用的WGS-84坐標(biāo)系均屬于地心地固坐標(biāo)系。 PZ-90坐標(biāo)系的定義為： 坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，Z軸指向國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)局（IERS）推薦的協(xié)議地極原點(diǎn)，即19001905年的平均北極，X軸指向地球赤道與BIH定義的零子午線的交點(diǎn)，Y軸按右手坐標(biāo)系定義。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) PZ-90坐標(biāo)系采用的參考橢球參數(shù)為： 長(zhǎng)半軸 a6378136m 扁率 f=1/298.257839303 地心引力常數(shù) GM3

44、.9860044181014m3s-2 自轉(zhuǎn)角速度 7.292l1510-5rad s-1 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.32.3 坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換 區(qū)分區(qū)分 在不同坐標(biāo)系表示形式之間進(jìn)在不同坐標(biāo)系表示形式之間進(jìn)行變換行變換 在不同的參考基準(zhǔn)間進(jìn)行變換在不同的參考基準(zhǔn)間進(jìn)行變換（基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換）（基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換） 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 坐標(biāo)系坐標(biāo)系間間的變換的變換u 空間大地坐標(biāo)系 空間直

45、角坐標(biāo)系u 空間直角坐標(biāo)系 空間大地坐標(biāo)系u 空間大地坐標(biāo)系 高斯平面直角坐標(biāo)系 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)1 1. . (B L H)(B L H)(X Y Z)(X Y Z) 式中，N 為橢球的卯酉圈曲率半徑，e為橢球的第一偏心率。BHeNLBHNLBHNZYXsin1sincoscoscos2 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)NBYXHXHeNLZHNBXYLcos1costanarctan222 若以a

46、、b分別表示所取橢球的長(zhǎng)半徑和短半徑，則22222sin1abaeBeaN2 2. .(X Y Z)(X Y Z)(B L H)(B L H) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)3 3. . (B L)(B L)(x y)(x y)高斯投影的計(jì)算公式：高斯投影的計(jì)算公式： 2cos)tantan185(cos120)tan1 (cos6cos)49tan5(cossin24cossin2242552234422242eSBBBNBBNBNyBBBNBBNSx弧長(zhǎng)該點(diǎn)到赤道的子午線線的經(jīng)差該點(diǎn)經(jīng)度到中央子午其

47、中： 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換包括：坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換包括： 不同參心大地坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換 參心大地坐標(biāo)系與地心大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換 大地坐標(biāo)與高斯平面坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換 實(shí)際應(yīng)用中，我們需要將GPS點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地面網(wǎng)的坐標(biāo)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的基本方法坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的基本方法XYZXYZ BJ54 BJ54 WGS84WGS84( (B,L)B,L)1 1

48、(B,L)(B,L)2 2( (x,y)x,y)1 1 (x,y)(x,y)2 2( (X,Y,Z)X,Y,Z)1 1 (X,Y,Z) (X,Y,Z)2 2(B(B, ,L L, ,H H) )1 1 ( (B B, ,L L, ,H H) )2 2 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算 如果不知道兩坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，而是知道部分點(diǎn)在兩個(gè)坐標(biāo)系的坐標(biāo)，稱(chēng)公共點(diǎn)，須通過(guò)公共點(diǎn)的兩組坐標(biāo)求得轉(zhuǎn)換參數(shù) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系

49、統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解方法轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解方法三點(diǎn)法三點(diǎn)法：對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)的要求精度不高，或只有三個(gè)公共點(diǎn)時(shí)，可用三個(gè)點(diǎn)的9個(gè)坐標(biāo)，列出9個(gè)方程，取其中的7個(gè)方程求解多點(diǎn)法多點(diǎn)法：由公共點(diǎn)在兩個(gè)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，按照轉(zhuǎn)換模型，以轉(zhuǎn)換參數(shù)為未知數(shù)寫(xiě)出誤差方程 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n WGS-84WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)系我國(guó)國(guó)家坐標(biāo)系我國(guó)國(guó)家坐標(biāo)系 BJ54 WGS84(x,y)1 (x,y)2(B,L)1 (B,L)2(X,Y,Z)1 (X,Y,Z)2 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)

50、境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)轉(zhuǎn)換中的參數(shù)設(shè)置轉(zhuǎn)換中的參數(shù)設(shè)置（B L H）WGS-84（X Y Z）WGS-84（X Y Z）BJ54/STATE80（B L H）BJ54/STATE80（x y）高斯平面高斯平面提供轉(zhuǎn)換參數(shù)提供轉(zhuǎn)換參數(shù)七參數(shù)七參數(shù)橢球參數(shù)橢球參數(shù)橢球參數(shù)橢球參數(shù)投影參數(shù)投影參數(shù)三個(gè)平移三個(gè)平移橢球參數(shù)差橢球參數(shù)差（化簡(jiǎn)）（化簡(jiǎn)）長(zhǎng)半軸之差：長(zhǎng)半軸之差： -108扁率之差：扁率之差： +0.00480795原點(diǎn)平移參數(shù)：原點(diǎn)平移參數(shù)： +15 -150 -90 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅

51、游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.42.4 時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng) 在現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)中，為了研究諸如地殼升降和板塊運(yùn)功等地球動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，時(shí)間也和描述觀測(cè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)一樣，成為研究點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)過(guò)程和規(guī)律的一個(gè)重要分量，從而形成空間與時(shí)間參考系中的四維大地測(cè)量學(xué)。 在天文學(xué)和空間科學(xué)技術(shù)中，時(shí)間系統(tǒng)是精確描述天體和人造衛(wèi)星運(yùn)行位置及其相互關(guān)系的重要基準(zhǔn)，因而也是人們利用衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航和定位的重要基準(zhǔn)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.4.1 2.4.1 有關(guān)時(shí)間的基本概

52、念有關(guān)時(shí)間的基本概念n 時(shí)間的兩個(gè)概念 時(shí)間有“時(shí)刻”和“時(shí)間間隔”兩個(gè)概念。 時(shí)刻時(shí)刻，即發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在天文學(xué)和衛(wèi)星測(cè)量學(xué)中，與所獲數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻也稱(chēng)為歷元。 時(shí)間間隔時(shí)間間隔，系指發(fā)生某一現(xiàn)象所經(jīng)歷的過(guò)程，是這一過(guò)程始末的時(shí)刻之差。 時(shí)間間隔測(cè)量時(shí)間間隔測(cè)量也稱(chēng)為相對(duì)時(shí)間測(cè)量，而時(shí)刻測(cè)量相應(yīng)地稱(chēng)為絕對(duì)時(shí)間測(cè)量。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 在在GPSGPS定位中，時(shí)間的重要意義定位中，時(shí)間的重要意義 GPS衛(wèi)星作為一個(gè)高空觀測(cè)目標(biāo)，其位置是不斷變化的。因此在給出衛(wèi)星運(yùn)行位置的同時(shí)，必須

53、給出相應(yīng)的瞬間時(shí)刻。例如，當(dāng)要求GPS衛(wèi)星的位置誤差少于1cm時(shí)，則相應(yīng)的時(shí)刻時(shí)刻誤差應(yīng)小于2.610-6秒。（衛(wèi)星運(yùn)行速度約34km/s） GPS測(cè)量是通過(guò)接收和處理GPS衛(wèi)星發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，來(lái)確定用戶(hù)接收機(jī)(即觀測(cè)站)至衛(wèi)星的距離(或距離差)，進(jìn)而確定觀測(cè)站的位置。因此，準(zhǔn)確地測(cè)定觀測(cè)站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測(cè)定信號(hào)的傳播時(shí)間。如果要求上述距離誤差小于1cm ，則信號(hào)傳播時(shí)間（時(shí)間間隔時(shí)間間隔）的測(cè)定誤差應(yīng)不超過(guò)310-11秒。（光速約3108km/s， 精確值為2.99792458108km/s ） 由于地球的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在天球坐標(biāo)系中，地球上點(diǎn)的位置是不斷變化的。若要求赤道上一點(diǎn)的位

54、置誤差不超過(guò)1cm，則時(shí)刻時(shí)刻的測(cè)定誤差須小于210-5秒。（地球自轉(zhuǎn)速度約3km/s） 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 確定時(shí)間的基準(zhǔn)確定時(shí)間的基準(zhǔn) 測(cè)量時(shí)間，同樣必須建立一個(gè)測(cè)量的基準(zhǔn)，即時(shí)間的單位時(shí)間的單位( (尺度尺度) )和原點(diǎn)和原點(diǎn)( (起始?xì)v元起始?xì)v元) )。其中時(shí)。其中時(shí)間的尺度是關(guān)鍵間的尺度是關(guān)鍵，而原點(diǎn)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用加以選定。一般來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)可觀察的周期運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，只要符合以下要求，都可以用作確定時(shí)間的基準(zhǔn)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSG

55、PS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)應(yīng)是連續(xù)的，周期性的； 運(yùn)動(dòng)的周期應(yīng)具有充分的穩(wěn)定性； 運(yùn)動(dòng)的周期必須具有復(fù)現(xiàn)性，即要求在任何地方和時(shí)間，都可以通過(guò)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)復(fù)現(xiàn)這種周期性運(yùn)動(dòng)。 在實(shí)踐中，由于我們所選的上述周期運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象不同，便產(chǎn)生了不同的時(shí)間系統(tǒng)。在GPS測(cè)量中，具有重要意義的時(shí)間系統(tǒng)主要有三種：即恒星時(shí)、力學(xué)時(shí)和原子時(shí)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.4.2 2.4.2 世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng)(Universal Time UT)(Universal Time UT) 地

56、球在空間的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，而且比較均勻。所以人類(lèi)最先建立的時(shí)間系統(tǒng)，便是以地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)的世界時(shí)系統(tǒng)。但是，由于觀察地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所選空間參考點(diǎn)不同，世界時(shí)系統(tǒng)又包括恒星時(shí)、平太陽(yáng)時(shí)、世界時(shí)恒星時(shí)、平太陽(yáng)時(shí)、世界時(shí)等不同的形式。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 恒星時(shí)恒星時(shí)(Sidereal Time ST)(Sidereal Time ST) 以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間，稱(chēng)為。春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午圈的時(shí)間間隔為一個(gè)恒星日，含24個(gè)恒星小時(shí)。所以恒星時(shí)在數(shù)值上等于

57、春分點(diǎn)相對(duì)于本地子午圈的時(shí)角。因?yàn)楹阈菚r(shí)是以春分點(diǎn)通過(guò)本地子午圈時(shí)為原點(diǎn)計(jì)算的，同一瞬間對(duì)不同測(cè)站的恒星時(shí)各異，所以恒星時(shí)具有地方性地方性，有時(shí)也稱(chēng)之為地方恒星時(shí)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)n 平太陽(yáng)時(shí)平太陽(yáng)時(shí)(Mean Solar Time MT)(Mean Solar Time MT) 由于地球的公轉(zhuǎn)軌道為一橢圓，根據(jù)天體運(yùn)動(dòng)的開(kāi)普勒定律已知，太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)速度是不均均的。如果以真太陽(yáng)作為觀察地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的參考點(diǎn)，那將不符合建立時(shí)間系統(tǒng)的基本要求。為此，假設(shè)一個(gè)參考點(diǎn)的視運(yùn)動(dòng)速度，等于真太陽(yáng)周年

58、運(yùn)動(dòng)的平均速度，且其在天球赤道上作周年視運(yùn)動(dòng)。這個(gè)假設(shè)的參考點(diǎn)參考點(diǎn)，在天文學(xué)中稱(chēng)為平太陽(yáng)平太陽(yáng)。平太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午圈的時(shí)間間隔，為一個(gè)平太陽(yáng)日，而一個(gè)平太陽(yáng)日包含有24個(gè)平太陽(yáng)時(shí)。與恒星時(shí)一樣，平太陽(yáng)時(shí)也具有地方性具有地方性，故常稱(chēng)為地方平太陽(yáng)時(shí)或地方平時(shí)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽(yáng)時(shí)稱(chēng)為世界時(shí)。世界時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)的尺度基準(zhǔn)相同，其差別（12小時(shí))僅在于起算點(diǎn)不同。 世界時(shí)系統(tǒng)是以地球的自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的世界時(shí)系統(tǒng)是以地球的自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人

59、們發(fā)現(xiàn)，地球自轉(zhuǎn)軸在地球內(nèi)部的位置并不是固定的，即有極移現(xiàn)象并且地球的自轉(zhuǎn)速度也不均勻，它不僅包合有長(zhǎng)期的減緩趨勢(shì)，而且還具有一些短周期的變化和季節(jié)性的變化，情況甚為復(fù)雜。 n 世界時(shí)世界時(shí)(Universal Time UT)(Universal Time UT) 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng) 這樣一來(lái)，地球自轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性，就破壞了上述建立時(shí)間系統(tǒng)的基本條件。為了彌補(bǔ)這一缺陷，從1956年開(kāi)始，1）在世界時(shí)在世界時(shí)UT0UT0中引入了極移改正中引入了極移改正, ,得到世界時(shí)得到世界時(shí)UT1UT1（含

60、有地球自轉(zhuǎn)速度變化的影響）；2）在在UT1UT1中加入地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)性改正得到世中加入地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)性改正得到世界時(shí)界時(shí)UT2UT2。 UT2雖經(jīng)地球自轉(zhuǎn)季節(jié)性變化的改正，但仍含有地球自轉(zhuǎn)速度長(zhǎng)期變化和不規(guī)則變化的影響，所以世界時(shí)UT2仍不是一個(gè)嚴(yán)格均勻的時(shí)間系統(tǒng)。 池州學(xué)院池州學(xué)院資源環(huán)境與旅游系資源環(huán)境與旅游系第二章第二章 GPSGPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)2.4.3 2.4.3 原子時(shí)原子時(shí)(Atomic TimeTA)(Atomic TimeTA) 隨著空間科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代天文學(xué)與大地測(cè)量學(xué)新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)時(shí)間準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度的要求不斷提高。以地球自