GPS測量外業(yè)實(shí)施和數(shù)據(jù)處理

1、坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)1-3-1 地球坐標(biāo)系1-3-2 時(shí)間系統(tǒng)經(jīng)典大地測量中的坐標(biāo)系統(tǒng)常見的坐標(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1-3-1 地球坐標(biāo)系地球直角坐標(biāo)系的定義 原點(diǎn)O與地球質(zhì)心重合，Z軸指向地球北極，X軸指向地球赤道面與格林尼治子午圈的交點(diǎn)，Y軸在赤道平面里與XOZ構(gòu)成右手坐標(biāo)系。1.1地球坐標(biāo)系圖 直角坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系地球大地坐標(biāo)系的定義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（L，B，H）。1.1.1平面直角坐標(biāo)系的建立高斯平面直角坐標(biāo)定義(復(fù)習(xí))高斯平面直角坐標(biāo)系的定義X 軸：中央子午線的投影Y 軸：赤道的投影原點(diǎn)：

2、兩軸的交點(diǎn)假東、假北為了避免坐標(biāo)系中出現(xiàn)負(fù)值，統(tǒng)一規(guī)定將每一帶的坐標(biāo)軸西移或南移一定距離。我國的假北為0，假東為500km高斯分帶投影6度帶3度帶1.1.2建立測量坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面是什么？ 大地基準(zhǔn)大地基準(zhǔn)v 所謂基準(zhǔn)是指為描述空間位置而定義的點(diǎn)、線、面，在所謂基準(zhǔn)是指為描述空間位置而定義的點(diǎn)、線、面，在大地測量中，基準(zhǔn)是指用以描述地球形狀的參考橢球的大地測量中，基準(zhǔn)是指用以描述地球形狀的參考橢球的參數(shù)（如參考橢球的長短半軸），以及參考橢球在空間參數(shù)（如參考橢球的長短半軸），以及參考橢球在空間中的定位及定向，還有在描述這些位置時(shí)所采用的單位中的定位及定向，還有在描述這些位置時(shí)所采用的單位長度的定

3、義。長度的定義。v 測量常用的基準(zhǔn)包括測量常用的基準(zhǔn)包括平面基準(zhǔn)平面基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)高程基準(zhǔn)、重力基準(zhǔn)重力基準(zhǔn) 等。等。高程參考系統(tǒng)v以大地水準(zhǔn)面為參照面的高程以大地水準(zhǔn)面為參照面的高程系統(tǒng)稱為系統(tǒng)稱為正高，正高， v以似大地水準(zhǔn)面為參照面的高以似大地水準(zhǔn)面為參照面的高程系統(tǒng)稱為程系統(tǒng)稱為正常高；正常高；v大地水準(zhǔn)面相對于旋轉(zhuǎn)橢球面大地水準(zhǔn)面相對于旋轉(zhuǎn)橢球面的起伏如圖所示，正常高及正的起伏如圖所示，正常高及正高與大地高有如下關(guān)系：高與大地高有如下關(guān)系： H=H正常正常+ H=H正正+N 1.1.3坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系：天球坐標(biāo)系：用于研究天體和人造衛(wèi)星的定位與運(yùn)動(dòng)。用于研究天體和人造衛(wèi)星的定位與運(yùn)動(dòng)

4、。地球坐標(biāo)系：地球坐標(biāo)系： 用于研究地球上物體的定位與運(yùn)動(dòng)，是以旋用于研究地球上物體的定位與運(yùn)動(dòng)，是以旋轉(zhuǎn)橢球?yàn)閰⒄阵w建立的坐標(biāo)系統(tǒng)，分為大地坐標(biāo)系和空轉(zhuǎn)橢球?yàn)閰⒄阵w建立的坐標(biāo)系統(tǒng)，分為大地坐標(biāo)系和空間直角坐標(biāo)系兩種形式，間直角坐標(biāo)系兩種形式， 基準(zhǔn)基準(zhǔn)和和坐標(biāo)系坐標(biāo)系兩方面要素構(gòu)成了完整的兩方面要素構(gòu)成了完整的坐標(biāo)參考系統(tǒng)坐標(biāo)參考系統(tǒng)!衛(wèi)星定位中的坐標(biāo)系u描述衛(wèi)星的位置天球坐標(biāo)系u描述地球上的點(diǎn)的位置地球坐標(biāo)系知識補(bǔ)充：天球坐標(biāo)系天球以地球質(zhì)心為中心，半徑為任意長度的一個(gè)假想球體。 為了確定衛(wèi)星、為了確定衛(wèi)星、宇宙飛船等在宇宙宇宙飛船等在宇宙空間的位置和飛行空間的位置和飛行狀態(tài)，首先需要確狀

5、態(tài)，首先需要確定一個(gè)在宇宙空間定一個(gè)在宇宙空間可視為不變的參考可視為不變的參考系。假設(shè)以地球的系。假設(shè)以地球的質(zhì)心質(zhì)心MM為球心，半為球心，半徑為無窮大的球存徑為無窮大的球存在于宇宙空間，天在于宇宙空間，天文學(xué)中稱之為天球。文學(xué)中稱之為天球。 天球天軸:地球自轉(zhuǎn)軸的延伸線u天極:天軸與天球的交點(diǎn)u天(球)赤道面：通過地球質(zhì)心，與天軸垂直的平面u天球子午面：包含天軸,并通過天球上任何一點(diǎn)的平面建立天球坐標(biāo)系的兩個(gè)問題u實(shí)際地球的形狀近似一個(gè)赤道隆起的橢球體，因此在日月引力和其他天體對隆起部分的作用下，地球在繞太陽運(yùn)行時(shí)，自轉(zhuǎn)軸的方向不再保持不變而使春分點(diǎn)在黃道上產(chǎn)生緩慢的西移歲差、章動(dòng)旋進(jìn)與歲差

6、二分點(diǎn)由西向東緩慢漂移（也稱為“旋進(jìn)”）。這一現(xiàn)象在我國被稱之為歲差。 章 動(dòng)月球軌道面位置的變化引起瞬時(shí)北天極繞瞬時(shí)平天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，大致成橢圓軌跡，周期約為18.6年。這種現(xiàn)象稱為章動(dòng)。天球坐標(biāo)系的兩種表示方法u天球球面坐標(biāo)系 (赤經(jīng)，赤緯，向徑)u天球空間直角坐標(biāo)系 (X,Y,Z)三種天球坐標(biāo)系瞬時(shí)真天極瞬時(shí)平天極一個(gè)特定時(shí)刻，即標(biāo)準(zhǔn)歷元：2000.1.15：的瞬時(shí)平天極u瞬時(shí)極（真）天球坐標(biāo)系瞬時(shí)真天極、瞬時(shí)真赤道面、瞬時(shí)真春分點(diǎn)坐標(biāo)軸指向隨時(shí)間變化u瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系瞬時(shí)平天極、瞬時(shí)平赤道面、瞬時(shí)平春分點(diǎn)經(jīng)過了章動(dòng)改正u標(biāo)準(zhǔn)歷元的平天球坐標(biāo)系相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)歷元（2000.1.15）的一個(gè)特定時(shí)

7、刻的平天球坐標(biāo)系經(jīng)過了標(biāo)準(zhǔn)歷元到觀測歷元的歲差改正l由國際協(xié)議規(guī)定一確定的特殊時(shí)刻為標(biāo)準(zhǔn)歷元，此標(biāo)準(zhǔn)歷元 所對應(yīng)的平天球坐標(biāo)系是一個(gè)唯一的平天球坐標(biāo)系稱之為協(xié)議天球坐標(biāo)系或稱為協(xié)議慣性系（conventional inertial system, CIS）。l 國際上規(guī)定，以2000年1月15日TDB（太陽系質(zhì)心力學(xué)時(shí)）為標(biāo)準(zhǔn)歷元（計(jì)為J2000.0即儒略日J(rèn)D2451545.0）。國際大地測量學(xué)會(huì)（IAG）和國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）決定從1984年1月1日后啟用的協(xié)議天球系，就是以標(biāo)準(zhǔn)歷元(J2000.0)所定義的平天球坐標(biāo)系。l 任一觀測歷元t的瞬時(shí)真天球坐標(biāo)系，經(jīng)過該瞬時(shí)到標(biāo)準(zhǔn)歷元的章

8、動(dòng)、歲差改正，均可歸算到標(biāo)準(zhǔn)歷元的平天球坐標(biāo)系協(xié)議天球坐標(biāo)系（CIS）。三種天球坐標(biāo)系三種天球坐標(biāo)系定義與縮寫三種天球坐標(biāo)系定義與縮寫三種天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系Slide 21u聯(lián)系（1）原點(diǎn)都位于地球的質(zhì)心（2）瞬時(shí)自轉(zhuǎn)軸和瞬時(shí)天軸重合；即瞬時(shí)天球坐標(biāo)系和瞬時(shí)地球坐標(biāo)系的Z軸重合（3）X軸分別指向春分點(diǎn)和格林尼治天文子午面和赤道的交點(diǎn)，兩瞬時(shí)坐標(biāo)系的X軸夾角為春分點(diǎn)的格林尼治恒星時(shí)GASTu轉(zhuǎn)換瞬時(shí)天球坐標(biāo)系瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)歷元的平天球坐標(biāo)系GAST旋轉(zhuǎn)瞬時(shí)地球坐標(biāo)系協(xié)議地球坐標(biāo)系極移改正章動(dòng)歲差1.2參考橢球面和參心坐標(biāo)系大地水準(zhǔn)面海洋陸地地球表面n參考橢球面參考橢球橢球定位

9、和定向概念 橢球的類型橢球的類型: : 參考橢球參考橢球: : 具有確定參數(shù)具有確定參數(shù)( (長半徑長半徑 a a和扁率和扁率)，經(jīng)過局部定位和定向，同某一地區(qū)大地水準(zhǔn)面最經(jīng)過局部定位和定向，同某一地區(qū)大地水準(zhǔn)面最佳擬合的地球橢球佳擬合的地球橢球. . 總地球橢球總地球橢球: : 除了滿足地心定位和雙平行條件外，除了滿足地心定位和雙平行條件外，在確定橢球參數(shù)時(shí)能使它在全球范圍內(nèi)與大地體在確定橢球參數(shù)時(shí)能使它在全球范圍內(nèi)與大地體最密合的地球橢球最密合的地球橢球. .地球坐標(biāo)系（地固坐標(biāo)系）v 以參考橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)的坐標(biāo)系，與地球體固連在一起且與以參考橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)的坐標(biāo)系，與地球體固連在一起且與地球同步

10、運(yùn)動(dòng)，參考橢球的中心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系地球同步運(yùn)動(dòng)，參考橢球的中心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系, ,又稱為又稱為參參心坐標(biāo)系心坐標(biāo)系。v 以總地球橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)的坐標(biāo)系以總地球橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)的坐標(biāo)系. .與地球體固連在一起且與與地球體固連在一起且與地球同步運(yùn)動(dòng)，地心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系地球同步運(yùn)動(dòng)，地心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系, ,又稱為又稱為地心坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：地面上點(diǎn)坐標(biāo)在地固坐標(biāo)系中不變（不考慮潮汐、地面上點(diǎn)坐標(biāo)在地固坐標(biāo)系中不變（不考慮潮汐、板塊運(yùn)動(dòng)），在天球坐標(biāo)系中是變化的板塊運(yùn)動(dòng)），在天球坐標(biāo)系中是變化的(地球自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)).參心坐標(biāo)系的特點(diǎn)Slide 25經(jīng)典大地測量中的坐標(biāo)系統(tǒng)v定義一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，包含哪

11、幾個(gè)基本要素？v建立參心坐標(biāo)系的出發(fā)點(diǎn)是什么？v建立一個(gè)參心大地坐標(biāo)系，必須解決那些問題？1.2.1地球參心坐標(biāo)系 建立地球參心坐標(biāo)系，需如下幾個(gè)方面的工作：建立地球參心坐標(biāo)系，需如下幾個(gè)方面的工作：選擇或求定橢球的幾何參數(shù)選擇或求定橢球的幾何參數(shù)( (半徑半徑a a和扁率和扁率)。確定橢球中心的位置確定橢球中心的位置( (橢球定位橢球定位) )。確定橢球短軸的指向確定橢球短軸的指向( (橢球定向橢球定向) )。建立大地原點(diǎn)。建立大地原點(diǎn)。大地原點(diǎn)和大地起算數(shù)據(jù) 大地原點(diǎn)也叫大地基準(zhǔn)點(diǎn)或大地起算點(diǎn)，參考橢球參數(shù)和大地原點(diǎn)上的起算數(shù)據(jù)的確立是一個(gè)參心大地坐標(biāo)系建成的標(biāo)志. 1.2.2 我國的大地

12、坐標(biāo)系u1954年北京坐標(biāo)系類型：參心坐標(biāo)系建立：與蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標(biāo)系聯(lián)測橢球：克拉索夫斯基橢球問題：參考橢球面與我國大地水準(zhǔn)面符合不好u1980年國家大地坐標(biāo)系類型：參心坐標(biāo)系建立：進(jìn)行了我國的天文大地網(wǎng)整體平差，采用新的橢球元素，進(jìn)行了定位和定向大地原點(diǎn)：陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)橢球：1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會(huì)第16屆年會(huì)NO1GEOIDNO2（1）橢球參數(shù)有較大誤差。1954年北京坐標(biāo)系1954年北京坐標(biāo)系（BJ54舊）坐標(biāo)原點(diǎn)：前蘇聯(lián)的普爾科沃。參考橢球：克拉索夫斯基橢球。平差方法：分區(qū)分期局部平差。存在的問題：（2）參考橢球面與我國大地水準(zhǔn)面存在著自西 向東明顯的系統(tǒng)

13、性傾斜。（4）定向不明確。（3）幾何大地測量和物理大地測量應(yīng)用的參考 面不統(tǒng)一。 坐標(biāo)原點(diǎn)：陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。 參考橢球：1975年國際橢球。1980年國家大地坐標(biāo)系（GDZ80） 平差方法：天文大地網(wǎng)整體平差。 特點(diǎn)：（1）采用1975年國際橢球。（2）參心大地坐標(biāo)系是在1954年北京坐標(biāo)系基 礎(chǔ)上建立起來的。（3）橢球面同似大地水準(zhǔn)面在我國境內(nèi)最為密 合，是多點(diǎn)定位。（4）定向明確。（5）大地原點(diǎn)地處我國中部。（6）大地高程基準(zhǔn)采用1956年黃海高程。 新1954年北京坐標(biāo)系（BJ54新）是由1980國家大地坐標(biāo)（GDZ80）轉(zhuǎn)換得來的。 坐標(biāo)原點(diǎn)：陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。新1954年北京坐

14、標(biāo)系（BJ54新） 參考橢球：克拉索夫斯基橢球。 平差方法：天文大地網(wǎng)整體平差。BJ54新的特點(diǎn) ：（1）采用克拉索夫斯基橢球。（2）是綜合GDZ80和BJ54舊 建立起來的參心坐標(biāo)系。（3）采用多點(diǎn)定位。但橢球面與大地水準(zhǔn)面在 我國境內(nèi)不是最佳擬合。（4）定向明確。（5）大地原點(diǎn)與GDZ80相同，但大地起算數(shù)據(jù)不同。（6）大地高程基準(zhǔn)采用1956年黃海高程。（7）與BJ54舊 相比，所采用的橢球參數(shù)相同， 其定位相近，但定向不同。（8）BJ54舊 與BJ54新 無全國統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換參 數(shù)，只能進(jìn)行局部轉(zhuǎn)換。1.3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?/p>

15、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 扁率與國家參考橢球相同， 長半徑有一改正量地方參考橢球？1.4地心坐標(biāo)系u地心空間直角坐標(biāo)系u地心大地坐標(biāo)系思考：和參心坐標(biāo)系統(tǒng)的定義有何區(qū)別？地心坐標(biāo)系空間技術(shù)和遠(yuǎn)程武器的發(fā)展，要求提供高精度的地心坐標(biāo)1.4.1地心坐標(biāo)系l 原點(diǎn)O與地球質(zhì)心重合，Z軸指向地球北極，X軸指向格 林尼治平均子午面與地球赤道的交點(diǎn)，Y軸垂直于XOZ平面構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 l 地球北極是地心地固坐標(biāo)系的基準(zhǔn)指向點(diǎn)，地球北極點(diǎn)的變動(dòng)將引起坐標(biāo)軸方向的變化?；鶞?zhǔn)指向點(diǎn)的指向不同，可分為瞬時(shí)地心坐標(biāo)系與協(xié)議地心坐標(biāo)系。l 在大地測量中采用的地心地固坐標(biāo)系大

16、多采用協(xié)議地極原點(diǎn)CIO為指向點(diǎn)。v 地心坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系n 坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心1.4.2地心坐標(biāo)系與參心坐標(biāo)系v參心坐標(biāo)系 坐標(biāo)原點(diǎn)不位于地球質(zhì)心v地心坐標(biāo)系和參心坐標(biāo)系的特點(diǎn) 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 有利于使局部大地水準(zhǔn)面與參考橢球面符合更好 保持國家坐標(biāo)系的穩(wěn)定 有利于地心坐標(biāo)的保密1.4.3地軸相對于地球本身相對位置變化（極移） 地球自轉(zhuǎn)軸存在相對于地球體自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相對位置變化，從而導(dǎo)致極點(diǎn)在地球表面上的位置隨時(shí)間而變化，這種現(xiàn)象稱為極移極移。 某一觀測瞬間地球極所在的位置稱為瞬時(shí)極，某段時(shí)間內(nèi)地極的平均位置稱為平極。地球極點(diǎn)的變化，導(dǎo)致地

17、面點(diǎn)的緯度發(fā)生變化。o 天文聯(lián)合會(huì)(IAU)和大地測量與地球物理聯(lián)合會(huì)(IUGG) 建議采用國際上5個(gè)緯度服務(wù)(ILS)站以19001905年的平均緯度所確定的平極作為基準(zhǔn)點(diǎn)，通常稱為國際協(xié)議原點(diǎn)CIO (Conventional International Origin) o 國際極移服務(wù)國際極移服務(wù) ( IPMS ) 和國際時(shí)間局和國際時(shí)間局( BIH )等機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)分別用不同的方法得到地極原點(diǎn)。分別用不同的方法得到地極原點(diǎn)。 與與CIO相應(yīng)的地球赤相應(yīng)的地球赤道面稱為道面稱為平赤道面或協(xié)議赤道面平赤道面或協(xié)議赤道面 。平地球坐標(biāo)系和瞬時(shí)（真）地球坐標(biāo)系v 瞬時(shí)（真）地球坐標(biāo)系 Z軸與瞬時(shí)

18、地球自轉(zhuǎn)軸重合或平行的地球坐標(biāo)系v平地球坐標(biāo)系 Z軸指向空間中某一固定點(diǎn)（平極）的地球坐標(biāo)系平地球坐標(biāo)(X,Y,Z)和瞬時(shí)（真）地球坐標(biāo)(x,y,z)的轉(zhuǎn)換關(guān)系v 早期的經(jīng)度零點(diǎn)n 1884，美，華盛頓國際經(jīng)度會(huì)議定義：通過英國Greenwich天文臺Airy儀中心的子午線為全球統(tǒng)一的起始子午線。起始子午線與赤道的交點(diǎn)稱為天文經(jīng)度零點(diǎn)。n 受板塊運(yùn)動(dòng)、局部地殼運(yùn)動(dòng)和極移的影響1.4.4經(jīng)度零點(diǎn)的問題v格林尼治平均子午線由多個(gè)天文臺共同維持可減少板塊運(yùn)動(dòng)、局部地殼運(yùn)動(dòng)和觀測誤差的影響CIO-BIH經(jīng)度零點(diǎn) 通過CIO和天文經(jīng)度零點(diǎn)的子午線稱為起始子午線，其與CIO赤道的交點(diǎn)稱為赤道參考點(diǎn)或CIO

19、-BIH經(jīng)度零點(diǎn)Slide 461.4.5 WGS-84坐標(biāo)系WGS-84坐標(biāo)系u類型：協(xié)議地球坐標(biāo)系，地心地固坐標(biāo)系（ECEF）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的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn) Y軸：和Z,X構(gòu)成右手系u橢球（國際大地測量與地球物理聯(lián)合會(huì)第17屆年會(huì)）235631/298.2572: 2m 6378137 :長半徑f扁率長半徑： a=63781372（m）；地球引力常數(shù)： GM=3986005108m3s-20.6108m3s-2；正常化二階帶諧系數(shù)： C20= -484.1668510-61.31

20、0-9； J2=10826310-8 地球自轉(zhuǎn)角速度： =729211510-11rads-10.15010-11rads-1背 景o 上世紀(jì)八九十年代以來，國際上通行以地球質(zhì)量中心作為坐標(biāo)系原點(diǎn)，采用以地球質(zhì)心為大地坐標(biāo)系的原點(diǎn)，可以更好地闡明地球上各種地理和物理現(xiàn)象, 特別是空間物體的運(yùn)動(dòng)。o 2008年3月，由國土資源部正式上報(bào)國務(wù)院關(guān)于中國采用2000國家大地坐標(biāo)系的請示，并于2008年4月獲得國務(wù)院批準(zhǔn)。自2008年7月1日起，中國將全面啟用2000國家大地坐標(biāo)系，國家測繪局受權(quán)組織實(shí)施。1.4.6 2000國家大地坐標(biāo)系o 國家大地坐標(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

21、度以及地球橢球的4個(gè)基本參數(shù)的定義。o 2000國家大地坐標(biāo)系的原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心；o 2000國家大地坐標(biāo)系的Z軸由原點(diǎn)指向歷元2000.0的地球參考極的方向（該歷元的指向由國際時(shí)間局（BIH）給定的歷元為1984.0的初始指向推算）定義采用2000國家大地坐標(biāo)系的必要性 o 二維坐標(biāo)系統(tǒng)。1980西安坐標(biāo)系是經(jīng)典大地測量成果的歸算及其應(yīng)用，它的表現(xiàn)形式為平面的二維坐標(biāo)。表示兩點(diǎn)之間的距離精確度也比用現(xiàn)代手段測得的低10倍左右。比如將衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)獲得的高精度的點(diǎn)的三維坐標(biāo)表示在現(xiàn)有地圖上，不僅會(huì)造成點(diǎn)位信息的損失(三維空間信息只表示為二維平面位置)，同時(shí)也將造成精度上的

22、損失。o 參考橢球參數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國際上對參考橢球的參數(shù)已進(jìn)行了多次更新和改善。1980西安坐標(biāo)系所采用的IAG1975橢球，其長半軸要比現(xiàn)在國際公認(rèn)的WGS84橢球長半軸的值大3米左右，而這可能引起地表長度誤差達(dá)10倍左右。o 維持非地心坐標(biāo)系下的實(shí)際點(diǎn)位坐標(biāo)不變的難度加大，維持非地心坐標(biāo)系的技術(shù)也逐步被新技術(shù)所取代。o 橢球短半軸指向。1980西安坐標(biāo)系采用指向JYD1968.0極原點(diǎn)，與國際上通用的地面坐標(biāo)系如ITRS，或與GPS定位中采用的WGS84等橢球短軸的指向(BIH1984.0)不同。 1.5 坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換區(qū)分u坐標(biāo)變換在不同坐標(biāo)系表示形式之間進(jìn)行變換u坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

23、在不同的參考基準(zhǔn)間進(jìn)行變換（基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換）1.5.1坐標(biāo)系的變換u空間大地坐標(biāo)系 空間直角坐標(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 (B L H)(X Y Z)該點(diǎn)卯酉圈曲率半徑（其中：),sine-1/coscos)1 (sincos)(coscos)(22BaNLBHeNZLBHNYLBHNX需要哪些參數(shù)？(X Y Z)(B L H)1/(/cosYX)XY(tanLBtane1tanBeCZYX1tanB2222221222221eeebaCNBH其中：需要哪些參數(shù)？(B L)(x y) 2cos)tantan185(cos120)tan1 (cos6co

24、s)49tan5(cossin24cossin2242552234422242eSBBBNBBNBNyBBBNBBNSx弧長該點(diǎn)到赤道的子午線線的經(jīng)差該點(diǎn)經(jīng)度到中央子午其中：高斯投影的計(jì)算公式：需要哪些參數(shù)？1.5.2 轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算u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)，稱公共點(diǎn)，須通過公共點(diǎn)的兩組坐標(biāo)求得轉(zhuǎn)換參數(shù)1.5.3轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解方法ZYXBuBBBIiIiIiIiIiIiIiIiIiIiIiIiIIiIIiIIiZYXXYZXZYYZXZYXZYX000010000100001三點(diǎn)法：對轉(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

25、9個(gè)方程，取其中的7個(gè)方程求解多點(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)寫出誤差方程1.5.4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）高斯平面提供轉(zhuǎn)換參數(shù)七參數(shù)橢球參數(shù)橢球參數(shù)投影參數(shù)三個(gè)平移橢球參數(shù)差（化簡）長半軸之差： -108扁率之差： +0.00480795原點(diǎn)平移參數(shù)： +15 -150 -901-3-2 時(shí)間系統(tǒng)n時(shí)間系統(tǒng)n常用的時(shí)間系統(tǒng)nGPS時(shí)間系統(tǒng)意義：u衛(wèi)星的位置誤差1cm，要求相應(yīng)的時(shí)刻誤差應(yīng)小于2.6x10-6秒；u測距誤差1cm

26、，要求信號傳播時(shí)間的測量誤差，應(yīng)不超過3x10-11秒；2.1 時(shí)間系統(tǒng)u時(shí)間：包含時(shí)刻和時(shí)間間隔兩種意義u時(shí)間系統(tǒng)：作為測時(shí)的基準(zhǔn)，包含時(shí)間尺度（單位）和原點(diǎn)（起始?xì)v元），一般來說任何一個(gè)可觀測的周期運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，只要滿足：連續(xù)性，穩(wěn)定性，復(fù)現(xiàn)性均可作為時(shí)間基準(zhǔn)u漏壺、鐘擺2.2 常用的時(shí)間系統(tǒng)u世界上現(xiàn)在通用的時(shí)間系統(tǒng)時(shí)什么？時(shí)間的單位尺度不同；度量時(shí)間的時(shí)鐘不同2.3 常用的幾類時(shí)間系統(tǒng)u恒星時(shí)和太陽時(shí)u歷書時(shí)u原子時(shí)地球的周期性自轉(zhuǎn)地球的周期性公轉(zhuǎn)原子核外電子能級躍遷時(shí)輻射的電磁波的頻率2.3.1 世界時(shí)系統(tǒng)世界時(shí)系統(tǒng)恒星時(shí)春分點(diǎn)太陽時(shí)太陽u根據(jù)天體的周日視運(yùn)動(dòng)反映地球的自轉(zhuǎn)；810穩(wěn)定性

27、：平太陽時(shí)平太陽恒星時(shí)Slide 67v恒星時(shí)選取春分點(diǎn)作為參考點(diǎn)，用它的周日視運(yùn)動(dòng)周期來描述時(shí)間的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。參照于遙遠(yuǎn)星體的地球自轉(zhuǎn)周期參考點(diǎn)：一個(gè)天體或天球上某個(gè)特殊點(diǎn)測站點(diǎn)子午圈參考點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過測站點(diǎn)子午圈的時(shí)間段太陽時(shí)v參照于太陽的地球自轉(zhuǎn)周期v太陽時(shí)選取太陽作為參考點(diǎn)，用它的周日視運(yùn)動(dòng)周期來描述時(shí)間的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。平太陽時(shí)v太陽時(shí)的問題真太陽的周日視運(yùn)動(dòng)不均勻，并不嚴(yán)格等于地球自轉(zhuǎn)周期。冬長夏短，最長和最短可相差51秒；v平太陽假設(shè)一個(gè)參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度等于真太陽周年視運(yùn)動(dòng)平均速度，且該點(diǎn)在赤道上作周年運(yùn)動(dòng)。v平太陽時(shí)以平太陽的周日視運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)建立的時(shí)間系統(tǒng)。天文學(xué)上假定由一個(gè)太陽（平太陽）在天赤道上（而不是在黃赤道上）作等速運(yùn)行，其速度等于運(yùn)行在黃赤道上真太陽的平均速度，這個(gè)假想的太陽連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔，叫做一個(gè)平太陽日，這也相當(dāng)于把一年中真太陽日的平均稱為平太陽日，并且把1/24平太陽日取為1平太陽時(shí)。通常所謂的“日”和“時(shí)”，就是平太陽日和平太陽時(shí)的簡稱。世界時(shí)UT世界時(shí)以平子夜為零時(shí)的格林尼治平太陽時(shí)UT極移改正UT1地球自轉(zhuǎn)速度改正UT2v長期變化：潮汐影響使地球自轉(zhuǎn)速度變慢；v季節(jié)性變化：大氣層中的氣團(tuán)隨