坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)課件

第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)

坐標系統(tǒng)天球坐標系－空固系與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)，用于描述衛(wèi)星的運行位置和狀態(tài)。

地球坐標系－地固系隨同地球自轉(zhuǎn)，點位坐標不會隨地球自轉(zhuǎn)而變化；用于表達地面觀測站的位置和處理GPS觀測數(shù)據(jù)。

軌道坐標系統(tǒng)

用于研究衛(wèi)星在其運行軌道上的運動第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)坐標系統(tǒng)1第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)恒星時ST（SiderealTime）平太陽時MT（MeanSolarTime）世界時UT（UniversalTime）原子時AT（AtomicTime）諧調(diào)世界時UTC（CoordinatedUniversalTime）GPS時間系統(tǒng)

GPST第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)2第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)本章主要內(nèi)容§2.1天球坐標系與地球坐標系§2.2WGS－84坐標系和我國大地坐標系§2.3坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換§2.4時間系統(tǒng)復(fù)習(xí)思考題重點難點第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)本章主要內(nèi)容重點難點3§2.1天球坐標系與地球坐標系本節(jié)主要內(nèi)容：一、天球坐標系二、地球坐標系三、天球坐標系與地球坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換四、站心地平坐標系五、坐標系的兩種定義方式※關(guān)于坐標系的幾種表達形式重點難點§2.1天球坐標系與地球坐標系本節(jié)主要內(nèi)容：※關(guān)于坐標4關(guān)于坐標系的幾種表達形式1空間直角坐標系位置矢量在3個坐標軸上的投影（X,Y,Z）定義①坐標原點的位置②3個坐標軸的指向③長度單位優(yōu)點便于進行坐標轉(zhuǎn)換

關(guān)于坐標系的幾種表達形式1空間直角坐標系5關(guān)于坐標系的幾種表達形式2球面坐標系常用于天球坐標系第一參數(shù)：r第二參數(shù)：θ或赤緯δ=900－θ第三參數(shù)：赤經(jīng)α※球面坐標和空間直角坐標之間的坐標轉(zhuǎn)換圖2－1

關(guān)于坐標系的幾種表達形式2球面坐標系圖2－16關(guān)于坐標系的幾種表達形式3大地坐標系常用于地球坐標系大地坐標大地經(jīng)度L大地緯度B大地高H大地坐標與空間直角坐標之間的坐標轉(zhuǎn)換圖2－2關(guān)于坐標系的幾種表達形式3大地坐標系圖2－27“球面坐標和空間直角坐標之間的坐標轉(zhuǎn)換”(2－1)

(2－2)

“球面坐標和空間直角坐標之間的坐標轉(zhuǎn)換”(2－1)(2－28一、天球坐標系（一）基本概念（二）天球坐標系的定義（三）歲差和章動（了解）（四）瞬時極天球坐標系和協(xié)議天球坐標系（了解）一、天球坐標系（一）基本概念9（一）基本概念天球天軸與天極天球赤道（面）天球子午面（圈）黃道黃赤交角黃極春分點當太陽在黃道上，從天球南半球向北半球運行時，黃道與天球赤道的交點地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的大圓。即當?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時，地球上的觀測者所見到的，太陽在天球上運動的軌跡√√√√√√√√是指以地球質(zhì)心M為中心，半徑r為任意長度的一個假象的球體地球自轉(zhuǎn)軸的延伸直線為天軸；天軸與天球的交點Pn和Ps稱為天極通過地球質(zhì)心M與天軸垂直的平面包含天軸并通過地球上任一點的平面黃道面與赤道面的夾角通過天球中心，且垂直于黃道面的直線與天球的交點（一）基本概念天球當太陽在黃道上，從天球南半球向北半球運行時10（二）天球坐標系的定義

天球空間直角坐標系天球球面坐標系天球空間直角坐標系和天球球面坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換公式（2－1）（2－2）假設(shè)地球為均質(zhì)的球體，且沒有其它天體攝動力的影響；即假定地球的自轉(zhuǎn)軸，在空間的方向是固定的，春分點在天球上的位置保持不變。（二）天球坐標系的定義天球空間直角坐標系假設(shè)地球為均質(zhì)的球111.天球空間直角坐標系

系統(tǒng)定義坐標原點位于地球質(zhì)心MZ軸指向天球北極x軸指向春分點y軸垂直于xMz平面，與x軸和z軸構(gòu)成右手坐標系統(tǒng)XYZ點的坐標表示（X，Y，Z）1.天球空間直角坐標系系統(tǒng)定義XYZ點的坐標表示122.天球球面坐標系

系統(tǒng)定義坐標原點位于地球質(zhì)心向徑長度r赤經(jīng)α赤緯δ點的坐標表示（r，α，δ）

2.天球球面坐標系系統(tǒng)定義13（三）歲差和章動實際上地球自轉(zhuǎn)軸在空間的方向是變化的，由此導(dǎo)致：北天極在天球上繞北黃極依順時針方向旋轉(zhuǎn)春分點在黃道上產(chǎn)生緩慢的西移北天極在天球上的這種復(fù)雜運動，通常分解為兩種規(guī)律的運動：歲差章動

歲差和章動的影響（三）歲差和章動實際上地球自轉(zhuǎn)軸在空間的方向是變化的，由此導(dǎo)14歲差

假設(shè)月球的引力及其運行軌道是固定不變的，同時忽略其它天體引力的微小影響。則在日月引力的影響下，使北天極繞北黃極以順時針的方向緩慢地旋轉(zhuǎn)，在天球上北天極的運動軌跡，近似地構(gòu)成一個以北黃極為中心，以黃赤交角為半徑的小圓，這種現(xiàn)象稱為歲差。歲差假設(shè)月球的引力及其運行軌道是固定不變的，同時忽略其它天15歲差瞬時平北天極（簡稱平北天極）按照歲差的變化規(guī)律在天球上運動的北天極瞬時天球平赤道和瞬時平春分點與平北天極相應(yīng)的天球赤道和春分點瞬時北天極（或真北天極）觀測時的北天極瞬時天球赤道和瞬時春分點（或稱真天球赤道和真春分點）與瞬時北天極相應(yīng)的天球赤道和春分點歲差瞬時平北天極（簡稱平北天極）16章動

在日月引力等因素的影響下，瞬時北天極繞瞬時平北天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，大致成橢圓形軌跡，其長半徑約為9.2秒，周期約為18.6年。這種現(xiàn)象稱為章動章動在日月引力等因素的影響下，瞬時北天極繞瞬時平北天極產(chǎn)生17歲差和章動的影響

實際上，在歲差和章動的共同影響下，瞬時北天極繞北黃極旋轉(zhuǎn)的軌跡：順時針、波浪式地旋轉(zhuǎn)。

歲差和章動的影響實際上，在歲差和章動的共同影響下，瞬時北天18（四）瞬時極天球坐標系和

協(xié)議天球坐標系1、瞬時極天球坐標系（真天球坐標系）2、協(xié)議天球坐標系3、瞬時極天球坐標系和協(xié)議天球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換（四）瞬時極天球坐標系和

協(xié)議天球坐標系1、瞬時極天球坐標系191、瞬時極天球坐標系（真天球坐標系）原點位于地球質(zhì)心z軸指向瞬時地球自轉(zhuǎn)軸（瞬時北天極）x軸指向瞬時春分點y軸按構(gòu)成右手坐標系取向“以瞬時北天極和瞬時春分點為基準點建立的天球坐標系”在歲差和章動的影響下，瞬時天球坐標系的坐標軸指向，在不斷地變化，為非慣性坐標系統(tǒng)。1、瞬時極天球坐標系（真天球坐標系）原點位于地球質(zhì)心“以瞬202、協(xié)議天球坐標系

歷元平天球坐標系：選擇某一歷元時刻t，以此瞬間的地球自轉(zhuǎn)軸和春分點方向分別扣除此瞬間的章動值作為z軸和x軸的指向，y軸按構(gòu)成右手坐標系取向，坐標系原點仍取地球質(zhì)心。協(xié)議天球坐標系：以標準歷元t0（J2000.0）所定義的平天球坐標系。

2、協(xié)議天球坐標系歷元平天球坐標系：213、瞬時極天球坐標系和

協(xié)議天球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換

可通過歲差和章動旋轉(zhuǎn)變換來實現(xiàn)參考教材P15公式(2－11)、（2－12）

3、瞬時極天球坐標系和

協(xié)議天球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換可通過歲差22二、地球坐標系

（一）定義地心空間直角坐標系地心大地坐標系地心空間直角坐標系和地心大地坐標系的坐標轉(zhuǎn)換（二）地極移動（了解）（三）瞬時極地球坐標系和協(xié)議地球坐標系（了解）二、地球坐標系（一）定義231.地心空間直角坐標系坐標原點位于地球質(zhì)心Z軸X軸Y軸1.地心空間直角坐標系坐標原點位于地球質(zhì)心242.地心大地坐標系

大地經(jīng)度L大地緯度B大地高H2.地心大地坐標系大地經(jīng)度L25（二）地極移動

1、概念地球自轉(zhuǎn)軸相對地球體的位置是變化的，從而地極點在地球表面上的位置，也是隨時間而變化的。2、瞬時地球自轉(zhuǎn)軸“觀測瞬間地球自轉(zhuǎn)軸的位置”3、瞬時極“和瞬時地球自轉(zhuǎn)軸相對應(yīng)的極點”（二）地極移動1、概念26（三）瞬時極地球坐標系

和協(xié)議地球坐標系

1、瞬時極地球坐標系2、協(xié)議地球坐標系3、協(xié)議地球坐標系與瞬時極地球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換（三）瞬時極地球坐標系

和協(xié)議地球坐標系1、瞬時極地球坐標271、瞬時極地球坐標系原點位于地球質(zhì)心z軸指向瞬時地球自轉(zhuǎn)軸方向x軸指向瞬時赤道面和包含瞬時地球自轉(zhuǎn)軸與平均天文臺赤道參考點的子午面之交點y軸構(gòu)成右手坐標系取向由于極移的影響，瞬時極地球坐標系是隨時間而變化的，不便于描述地球上點的位置。1、瞬時極地球坐標系原點位于地球質(zhì)心由于極移的影響，瞬時極地282、協(xié)議地球坐標系國際協(xié)議原點CIO

（ConventionalInternationalOrigin）以1900.00～1905.00年地球自轉(zhuǎn)軸瞬時位置的平均位置作為地球的固定極，稱為CIO。協(xié)議地極CTP(ConventionalTerrestrialPole)協(xié)議赤道面（或平赤道面）2、協(xié)議地球坐標系國際協(xié)議原點CIO292、協(xié)議地球坐標系定義CTS(ConventionalTerrestrialSystem)原點位于地球質(zhì)心z軸指向CIOx軸指向協(xié)議地球赤道面和包含CIO與平均天文臺赤道參考點的子午面之交點y軸構(gòu)成右手坐標系取向。2、協(xié)議地球坐標系定義CTS(ConventionalTe303、協(xié)議地球坐標系與瞬時極地球坐標系

的坐標轉(zhuǎn)換二者存在旋轉(zhuǎn)關(guān)系：（2－13）為瞬時地極相對于CIO的坐標。

3、協(xié)議地球坐標系與瞬時極地球坐標系

的坐標轉(zhuǎn)換二者存在旋轉(zhuǎn)31三、天球坐標系與地球坐標系

之間的坐標轉(zhuǎn)換

（一）瞬時極天球坐標系與瞬時極地球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換

如圖：二者只是x軸的指向不同（2－10）

t時刻的瞬時極地球坐標系t時刻的瞬時極天球坐標系對應(yīng)格林尼治平子午面的真春分點時角三、天球坐標系與地球坐標系

之間的坐標轉(zhuǎn)換（一）瞬時極天球32三、天球坐標系與地球坐標系

之間的坐標轉(zhuǎn)換協(xié)議天球坐標系

瞬時極天球坐標系瞬時極地球坐標系協(xié)議地球坐標系（2－11）（2－12）（2－10）（2－13）（二）協(xié)議天球坐標系與協(xié)議地球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換三、天球坐標系與地球坐標系

之間的坐標轉(zhuǎn)換協(xié)議天球坐標系瞬33瞬時天球坐標系與瞬時地球坐標系的關(guān)系圖瞬時天球坐標系與瞬時地球坐標系的關(guān)系圖34四、站心地平坐標系

（一）定義1、站心（左手）地平直角坐標系P1-xyz2、站心地平極坐標系P1－rAh（二）站心地平極坐標系與站心地平直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換（三）站心（左手）地平直角坐標系與地心空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換重點四、站心地平坐標系（一）定義重點35

1、站心（左手）地平直角坐標系P1-xyz測站P1為原點P1點的法線為z軸（指向天頂為正）子午線方向為x軸（向北為正）y軸與x、z軸垂直（向東為正），構(gòu)成左手坐標系

1、站心（左手）地平直角坐標系P1-xyz測站P1為原點362、站心地平極坐標系P1－rAh類似于球面坐標系以測站P1為原點衛(wèi)星s至P1的距離r

衛(wèi)星的方位角A衛(wèi)星的高度角h2、站心地平極坐標系P1－rAh類似于球面坐標系37（二）站心地平極坐標系與站心地平直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換

(2-8)(2-9)（二）站心地平極坐標系與站心地平直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換(2-38（三）站心（左手）地平直角坐標系與地心空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換

站心地平直角坐標系站心赤道直角坐標系地心空間直角坐標系旋轉(zhuǎn)變換（2－6）平移變換（2－5）（三）站心（左手）地平直角坐標系與地心空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)39（三）站心（左手）地平直角坐標系與地心空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)矩陣

平移矩陣

（2－7）（三）站心（左手）地平直角坐標系與地心空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)40旋轉(zhuǎn)變換旋轉(zhuǎn)矩陣（2－6）旋轉(zhuǎn)變換旋轉(zhuǎn)矩陣（2－6）41平移變換（平移矩陣）P1地心坐標（2－5）平移變換（平移矩陣）（2－5）42五、坐標系的兩種定義方式

理論定義先選定一個尺度單位（一般采用標準米），然后定義坐標原點的位置和坐標軸的指向。

協(xié)定坐標系在實際應(yīng)用中，由一系列已知測站點的坐標值所定義的坐標系稱為協(xié)定坐標系。例如：GPS衛(wèi)星的坐標就是屬于GPS跟蹤站及其坐標值所定義的協(xié)定坐標系。五、坐標系的兩種定義方式理論定義43§2.2WGS－84坐標系和我國大地坐標系一、WGS-84世界大地坐標系二、國家大地坐標系（參心坐標系）1、1954年北京坐標系2、1980年國家大地坐標系三、ITRF參考框架簡介§2.2WGS－84坐標系和我國大地坐標系一、WGS-8444一、WGS-84世界大地坐標系幾何定義坐標原點Z軸X軸Y軸

WGS-84橢球采用國際大地測量和地球物理聯(lián)合會（IUGG）第17屆大會大地測量常數(shù)的推薦值（WorldGeodicalSystem-84）一、WGS-84世界大地坐標系幾何定義（WorldGeo45一、WGS-84世界大地坐標系協(xié)議地球坐標系CTS地心地固系ECEF（EarthCenteredEarthFixed）由分布于全球的一系列GPS跟蹤站的坐標來具體體現(xiàn)的。WGS-84（G730）WGS-84（G873）WGS-84（G1150）：與ITRF2000的站坐標之差約為1cm一、WGS-84世界大地坐標系協(xié)議地球坐標系CTS46三、ITRF參考框架簡介

ITRF（InternationalTerrestrialReferenceFrame）是由國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)IERS（InternationalEarthRotationService）提供的國際地球參考框架，由空間大地測量觀測站的坐標和運動速度來定義的。ITRF框架實質(zhì)上也是一種地心地固坐標系ECEF（EarthCenteredEarthFixed），其原點在地球體系（含海洋和大氣圈）的質(zhì)心，以WGS-84橢球為參考橢球。三、ITRF參考框架簡介ITRF（Internationa47§2.3坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參心大地坐標系與地心大地坐標系之間的轉(zhuǎn)換重點解決：WGS84地心坐標與國家參心坐標不同參心大地坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換大地坐標與高斯平面坐標之間的轉(zhuǎn)換§2.3坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參心大地坐標系與地心大地坐標系48WGS84地心坐標與國家參心坐標

（空間直角坐標）系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換7個轉(zhuǎn)換參數(shù)（3平移參數(shù)＋3旋轉(zhuǎn)參數(shù)＋1尺度變化參數(shù)）轉(zhuǎn)換參數(shù)一般是利用公共點的兩套坐標值通過一定的數(shù)學(xué)模型進行計算。當重合點數(shù)為三個以上時，通?？梢圆捎貌紶査_模型進行轉(zhuǎn)換：

方法一方法二WGS84地心坐標與國家參心坐標

（空間直角坐標）系統(tǒng)之間的49（一）方法一

設(shè)和分別為地面網(wǎng)點的參心坐標列向量和GPS網(wǎng)點的地心坐標列向量。由布爾薩模型可知：

（2－20）

坐標轉(zhuǎn)換的7參數(shù)為：

尺度變化參數(shù)平移參數(shù)旋轉(zhuǎn)參數(shù)矩陣（一）方法一設(shè)和分別為地面網(wǎng)點的參心坐標列向量50（一）方法一當為微小量時，忽略其間的互乘項，且簡化模型為：(2－21)

令式（2－21）用向量表示為：

（2－22）

（一）方法一當為微小量時，忽略其間的互51（一）方法一根據(jù)模型（2－22），利用重合點的兩套坐標值，可平差計算出轉(zhuǎn)換參數(shù)：求得轉(zhuǎn)換參數(shù)R后，再利用模型（2－22）進行各點的坐標轉(zhuǎn)換。

注意：若忽略一些轉(zhuǎn)換參數(shù)，則還有3參數(shù)法、4參數(shù)法等。（一）方法一根據(jù)模型（2－22），利用重合點的兩套坐標值52（二）方法二【利用基線向量求轉(zhuǎn)換參數(shù)】選定一個公共點D0為基準點，然后求解其它各公共點Di相對基準點的基線向量（坐標差）（2－24）

（2－23）

（2－20）

同理可求出4參數(shù)。（二）方法二【利用基線向量求轉(zhuǎn)換參數(shù)】（2－24）（2－253§2.4時間系統(tǒng)一、時間系統(tǒng)的定義要素：（1）原點（2）時間尺度（時間單位）二、周期運動的選用與時間系統(tǒng)的發(fā)展三、常用的時間系統(tǒng)§2.4時間系統(tǒng)一、時間系統(tǒng)的定義二、周期運動的選用與時54二、周期運動的選用與時間系統(tǒng)的發(fā)展地球自轉(zhuǎn)運動為基準的世界時系統(tǒng)觀察地球自轉(zhuǎn)運動時，所選空間參考點不同：（1）恒星時（2）太陽時、平太陽時（3）世界時以物質(zhì)內(nèi)部原子運動為基礎(chǔ)的原子時系統(tǒng)協(xié)調(diào)世界時UTC

GPS專用時間系統(tǒng)（GPS時）二、周期運動的選用與時間系統(tǒng)的發(fā)展地球自轉(zhuǎn)運動為基準的世界時55三、常用的時間系統(tǒng)恒星時ST(SiderealTime)

平太陽時MT(MeanSolarTime)

世界時UT（UniversalTime）

原子時AT(AtomicTime)

諧調(diào)世界時UTC（CoodinatedUniversalTime）GPS時GPST

三、常用的時間系統(tǒng)恒星時ST(SiderealTime)561.恒星時ST(SiderealTime)

(1)定義以春分點為參考點，由春分點的周日視運動所定義的時間系統(tǒng)為恒星時系統(tǒng)。時間尺度：春分點連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔為一恒星日，一恒星日分為24個恒星時。起算原點：春分點通過本地上子午圈的時刻。1.恒星時ST(SiderealTime)(1)定義571.恒星時ST（2）特點恒星時具有地方性，同一瞬間對不同測站的恒星時是不同的，所以恒星時也稱為地方恒星時。

對于同一歷元時刻，有真春分點和平春分點之分。因此恒星時就有真恒星時和平恒星時1.恒星時ST（2）特點582.平太陽時MT(MeanSolarTime)

太陽時（SolarTime）以太陽為參考點，由太陽的周日視運動來測定地球的自轉(zhuǎn)周期并建立的時間計量系統(tǒng)。真太陽時（真時）以真太陽視面中心為參考點，由太陽的周日視運動來測定地球的自轉(zhuǎn)周期并建立的時間計量系統(tǒng)。真太陽日、真太陽時…地方真時真太陽時的不均勻性2.平太陽時MT(MeanSolarTime)太陽592.平太陽時MT(MeanSolarTime)（1）平太陽

假設(shè)以真太陽周年運動的平均速度在天球赤道上作周年視運動的一個參考點，其周期與真太陽一致。（2）平太陽時以平太陽為參考點，由平太陽的周日視運動所定義的時間系統(tǒng)。時間尺度：平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔為一平太陽日，一平太陽日分為24平太陽時。起算原點：平太陽通過本地子午圈時刻。（3）地方平太陽時2.平太陽時MT(MeanSolarTime)（1）平603.世界時UT（UniversalTime）

（1）定義：以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時。（2）世界時與平太陽時的區(qū)別尺度相同；起算點不同。（3）世界時系統(tǒng)的缺陷世界時系統(tǒng)是以地球自轉(zhuǎn)運動為基礎(chǔ)的；嚴格來講，地球自轉(zhuǎn)運動是不穩(wěn)定的。3.世界時UT（UniversalTime）（1）定義61世界時（續(xù)）（4）世界時系統(tǒng)的發(fā)展世界時UT1：

在世界時UT中引入極移改正世界時UT2在UT1中再次引入地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)性改正說明：世界時UT2雖然經(jīng)過上述改正，但仍含有地球自轉(zhuǎn)速度的長期變化和不規(guī)則變化影響，所以，世界時不是一個嚴格均勻的時間系統(tǒng)。1976年以后，為原子時所取代。

世界時（續(xù)）（4）世界時系統(tǒng)的發(fā)展62關(guān)于地球自轉(zhuǎn)運動的不穩(wěn)定性

由于極移現(xiàn)象，使得地球自轉(zhuǎn)軸在地球內(nèi)部的位置并不是固定的；地球的自轉(zhuǎn)速度也不均勻，地球自轉(zhuǎn)周期存在著季節(jié)變化、長期變化及其他不規(guī)則變化，情況甚為復(fù)雜

關(guān)于地球自轉(zhuǎn)運動的不穩(wěn)定性由于極移現(xiàn)象，使得地球自轉(zhuǎn)軸在634.原子時ATI(AtomicTime)

（1）定義時間尺度：原子時秒長被定義為銫原子Cs133基態(tài)的兩個超精細能級間躍遷輻射振蕩9192631170周所持續(xù)的時間。起算原點：按國際協(xié)定取為1958年1月1日0時0秒（UT2）（事后發(fā)現(xiàn)在這一瞬間ATI與UT2相差0.0039秒）。4.原子時ATI(AtomicTime)（1）定義644.原子時（2）原子鐘原子時是通過原子鐘來授時的；原子鐘振蕩器頻率的準確度和穩(wěn)定度，決定了原子時的精度；銣原子鐘、銫原子鐘、氫原子鐘（3）國際原子時IAT（InternationalAtomicTime）許多國家建立了各自的地方原子時系統(tǒng)，國際上大約有100多座原子鐘，通過相互比對，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理推算出的統(tǒng)一原子時系統(tǒng)。4.原子時（2）原子鐘655.協(xié)調(diào)世界時UTC

（CoodinatedUniversalTime）

（1）定義嚴格采用原子時秒長，并采用跳秒（閏秒）的方法使協(xié)調(diào)時與世界時的時刻相接近，其差不超過1秒。（2）諧調(diào)世界時UTC與國際原子時IAT之間的關(guān)系：n為調(diào)整參數(shù)，即跳秒數(shù)。5.協(xié)調(diào)世界時UTC

（CoodinatedUnivers665.協(xié)調(diào)世界時UTC（3）關(guān)于跳秒按國際無線電咨詢委員會（CCIR）通過的關(guān)于UTC的修正案，從1972年1月1日起，諧調(diào)時UTC與世界時UT1之間的差值最大可以達到士0.9秒，超過士0.9秒時，以跳秒補償。跳秒一般安排在每年12月末或6月末。具體日期由國際時間局安排并通告。如：GPS時的起點1980年1月6日UTC0時與原子時IAT之間存在n＝19s的跳秒。

5.協(xié)調(diào)世界時UTC（3）關(guān)于跳秒676.GPS時間系統(tǒng)（1）定義采用原子時秒長作為時間基準，但時間起算的原點定義在1980年1月6日UTC0時。（2）GPST的表述形式“GPS周＋GPS周內(nèi)秒”GPS周：從1980年1月6日0時起算的星期數(shù)；GPS周內(nèi)秒：為周內(nèi)累計的秒數(shù)，取值在0～604800如：2007年9月16日～22日的GPS周數(shù)為1445周6.GPS時間系統(tǒng)（1）定義686.GPS時間系統(tǒng)（4）GPS時與諧調(diào)時UTC之間的關(guān)系在1980年1月6日0時的時刻是一致的；隨著時間的積累，GPS時與諧調(diào)時UTC的差異，將表現(xiàn)為秒的整倍數(shù)，并由時間服務(wù)部門定期公布（至1987年為4秒、1992年相差為7秒、1995年為10秒、2002年為13秒）。

TGPS＝（UTC＋1s×n）－19s（3）國際原子時IAT與GPS時之間的關(guān)系6.GPS時間系統(tǒng)（4）GPS時與諧調(diào)時UTC之間的關(guān)系（69GPS時間系統(tǒng)與各種時間系統(tǒng)的關(guān)系GPS時間系統(tǒng)與各種時間系統(tǒng)的關(guān)系70旋轉(zhuǎn)參數(shù)矩陣旋轉(zhuǎn)參數(shù)矩陣71復(fù)習(xí)思考題天球坐標系和地球坐標系的構(gòu)成和特點？站心地平直角坐標系和站心地平極坐標系的構(gòu)成及其坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系？站心地平直角坐標系和地心空間直角坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系？WGS84坐標與國家參心坐標（空間直角坐標）之間的坐標轉(zhuǎn)換方法？GPS時間系統(tǒng)的定義以及GPS時與原子時ATI、協(xié)調(diào)世界時UTC之間的關(guān)系？名詞：協(xié)定坐標系、WGS-84世界大地坐標系復(fù)習(xí)思考題天球坐標系和地球坐標系的構(gòu)成和特點？72第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)

坐標系統(tǒng)天球坐標系－空固系與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)，用于描述衛(wèi)星的運行位置和狀態(tài)。

地球坐標系－地固系隨同地球自轉(zhuǎn)，點位坐標不會隨地球自轉(zhuǎn)而變化；用于表達地面觀測站的位置和處理GPS觀測數(shù)據(jù)。

軌道坐標系統(tǒng)

用于研究衛(wèi)星在其運行軌道上的運動第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)坐標系統(tǒng)73第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)恒星時ST（SiderealTime）平太陽時MT（MeanSolarTime）世界時UT（UniversalTime）原子時AT（AtomicTime）諧調(diào)世界時UTC（CoordinatedUniversalTime）GPS時間系統(tǒng)

GPST第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)74第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)本章主要內(nèi)容§2.1天球坐標系與地球坐標系§2.2WGS－84坐標系和我國大地坐標系§2.3坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換§2.4時間系統(tǒng)復(fù)習(xí)思考題重點難點第二章坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)本章主要內(nèi)容重點難點75§2.1天球坐標系與地球坐標系本節(jié)主要內(nèi)容：一、天球坐標系二、地球坐標系三、天球坐標系與地球坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換四、站心地平坐標系五、坐標系的兩種定義方式※關(guān)于坐標系的幾種表達形式重點難點§2.1天球坐標系與地球坐標系本節(jié)主要內(nèi)容：※關(guān)于坐標76關(guān)于坐標系的幾種表達形式1空間直角坐標系位置矢量在3個坐標軸上的投影（X,Y,Z）定義①坐標原點的位置②3個坐標軸的指向③長度單位優(yōu)點便于進行坐標轉(zhuǎn)換

關(guān)于坐標系的幾種表達形式1空間直角坐標系77關(guān)于坐標系的幾種表達形式2球面坐標系常用于天球坐標系第一參數(shù)：r第二參數(shù)：θ或赤緯δ=900－θ第三參數(shù)：赤經(jīng)α※球面坐標和空間直角坐標之間的坐標轉(zhuǎn)換圖2－1

關(guān)于坐標系的幾種表達形式2球面坐標系圖2－178關(guān)于坐標系的幾種表達形式3大地坐標系常用于地球坐標系大地坐標大地經(jīng)度L大地緯度B大地高H大地坐標與空間直角坐標之間的坐標轉(zhuǎn)換圖2－2關(guān)于坐標系的幾種表達形式3大地坐標系圖2－279“球面坐標和空間直角坐標之間的坐標轉(zhuǎn)換”(2－1)

(2－2)

“球面坐標和空間直角坐標之間的坐標轉(zhuǎn)換”(2－1)(2－280一、天球坐標系（一）基本概念（二）天球坐標系的定義（三）歲差和章動（了解）（四）瞬時極天球坐標系和協(xié)議天球坐標系（了解）一、天球坐標系（一）基本概念81（一）基本概念天球天軸與天極天球赤道（面）天球子午面（圈）黃道黃赤交角黃極春分點當太陽在黃道上，從天球南半球向北半球運行時，黃道與天球赤道的交點地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的大圓。即當?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時，地球上的觀測者所見到的，太陽在天球上運動的軌跡√√√√√√√√是指以地球質(zhì)心M為中心，半徑r為任意長度的一個假象的球體地球自轉(zhuǎn)軸的延伸直線為天軸；天軸與天球的交點Pn和Ps稱為天極通過地球質(zhì)心M與天軸垂直的平面包含天軸并通過地球上任一點的平面黃道面與赤道面的夾角通過天球中心，且垂直于黃道面的直線與天球的交點（一）基本概念天球當太陽在黃道上，從天球南半球向北半球運行時82（二）天球坐標系的定義

天球空間直角坐標系天球球面坐標系天球空間直角坐標系和天球球面坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換公式（2－1）（2－2）假設(shè)地球為均質(zhì)的球體，且沒有其它天體攝動力的影響；即假定地球的自轉(zhuǎn)軸，在空間的方向是固定的，春分點在天球上的位置保持不變。（二）天球坐標系的定義天球空間直角坐標系假設(shè)地球為均質(zhì)的球831.天球空間直角坐標系

系統(tǒng)定義坐標原點位于地球質(zhì)心MZ軸指向天球北極x軸指向春分點y軸垂直于xMz平面，與x軸和z軸構(gòu)成右手坐標系統(tǒng)XYZ點的坐標表示（X，Y，Z）1.天球空間直角坐標系系統(tǒng)定義XYZ點的坐標表示842.天球球面坐標系

系統(tǒng)定義坐標原點位于地球質(zhì)心向徑長度r赤經(jīng)α赤緯δ點的坐標表示（r，α，δ）

2.天球球面坐標系系統(tǒng)定義85（三）歲差和章動實際上地球自轉(zhuǎn)軸在空間的方向是變化的，由此導(dǎo)致：北天極在天球上繞北黃極依順時針方向旋轉(zhuǎn)春分點在黃道上產(chǎn)生緩慢的西移北天極在天球上的這種復(fù)雜運動，通常分解為兩種規(guī)律的運動：歲差章動

歲差和章動的影響（三）歲差和章動實際上地球自轉(zhuǎn)軸在空間的方向是變化的，由此導(dǎo)86歲差

假設(shè)月球的引力及其運行軌道是固定不變的，同時忽略其它天體引力的微小影響。則在日月引力的影響下，使北天極繞北黃極以順時針的方向緩慢地旋轉(zhuǎn)，在天球上北天極的運動軌跡，近似地構(gòu)成一個以北黃極為中心，以黃赤交角為半徑的小圓，這種現(xiàn)象稱為歲差。歲差假設(shè)月球的引力及其運行軌道是固定不變的，同時忽略其它天87歲差瞬時平北天極（簡稱平北天極）按照歲差的變化規(guī)律在天球上運動的北天極瞬時天球平赤道和瞬時平春分點與平北天極相應(yīng)的天球赤道和春分點瞬時北天極（或真北天極）觀測時的北天極瞬時天球赤道和瞬時春分點（或稱真天球赤道和真春分點）與瞬時北天極相應(yīng)的天球赤道和春分點歲差瞬時平北天極（簡稱平北天極）88章動

在日月引力等因素的影響下，瞬時北天極繞瞬時平北天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，大致成橢圓形軌跡，其長半徑約為9.2秒，周期約為18.6年。這種現(xiàn)象稱為章動章動在日月引力等因素的影響下，瞬時北天極繞瞬時平北天極產(chǎn)生89歲差和章動的影響

實際上，在歲差和章動的共同影響下，瞬時北天極繞北黃極旋轉(zhuǎn)的軌跡：順時針、波浪式地旋轉(zhuǎn)。

歲差和章動的影響實際上，在歲差和章動的共同影響下，瞬時北天90（四）瞬時極天球坐標系和

協(xié)議天球坐標系1、瞬時極天球坐標系（真天球坐標系）2、協(xié)議天球坐標系3、瞬時極天球坐標系和協(xié)議天球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換（四）瞬時極天球坐標系和

協(xié)議天球坐標系1、瞬時極天球坐標系911、瞬時極天球坐標系（真天球坐標系）原點位于地球質(zhì)心z軸指向瞬時地球自轉(zhuǎn)軸（瞬時北天極）x軸指向瞬時春分點y軸按構(gòu)成右手坐標系取向“以瞬時北天極和瞬時春分點為基準點建立的天球坐標系”在歲差和章動的影響下，瞬時天球坐標系的坐標軸指向，在不斷地變化，為非慣性坐標系統(tǒng)。1、瞬時極天球坐標系（真天球坐標系）原點位于地球質(zhì)心“以瞬922、協(xié)議天球坐標系

歷元平天球坐標系：選擇某一歷元時刻t，以此瞬間的地球自轉(zhuǎn)軸和春分點方向分別扣除此瞬間的章動值作為z軸和x軸的指向，y軸按構(gòu)成右手坐標系取向，坐標系原點仍取地球質(zhì)心。協(xié)議天球坐標系：以標準歷元t0（J2000.0）所定義的平天球坐標系。

2、協(xié)議天球坐標系歷元平天球坐標系：933、瞬時極天球坐標系和

協(xié)議天球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換

可通過歲差和章動旋轉(zhuǎn)變換來實現(xiàn)參考教材P15公式(2－11)、（2－12）

3、瞬時極天球坐標系和

協(xié)議天球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換可通過歲差94二、地球坐標系

（一）定義地心空間直角坐標系地心大地坐標系地心空間直角坐標系和地心大地坐標系的坐標轉(zhuǎn)換（二）地極移動（了解）（三）瞬時極地球坐標系和協(xié)議地球坐標系（了解）二、地球坐標系（一）定義951.地心空間直角坐標系坐標原點位于地球質(zhì)心Z軸X軸Y軸1.地心空間直角坐標系坐標原點位于地球質(zhì)心962.地心大地坐標系

大地經(jīng)度L大地緯度B大地高H2.地心大地坐標系大地經(jīng)度L97（二）地極移動

1、概念地球自轉(zhuǎn)軸相對地球體的位置是變化的，從而地極點在地球表面上的位置，也是隨時間而變化的。2、瞬時地球自轉(zhuǎn)軸“觀測瞬間地球自轉(zhuǎn)軸的位置”3、瞬時極“和瞬時地球自轉(zhuǎn)軸相對應(yīng)的極點”（二）地極移動1、概念98（三）瞬時極地球坐標系

和協(xié)議地球坐標系

1、瞬時極地球坐標系2、協(xié)議地球坐標系3、協(xié)議地球坐標系與瞬時極地球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換（三）瞬時極地球坐標系

和協(xié)議地球坐標系1、瞬時極地球坐標991、瞬時極地球坐標系原點位于地球質(zhì)心z軸指向瞬時地球自轉(zhuǎn)軸方向x軸指向瞬時赤道面和包含瞬時地球自轉(zhuǎn)軸與平均天文臺赤道參考點的子午面之交點y軸構(gòu)成右手坐標系取向由于極移的影響，瞬時極地球坐標系是隨時間而變化的，不便于描述地球上點的位置。1、瞬時極地球坐標系原點位于地球質(zhì)心由于極移的影響，瞬時極地1002、協(xié)議地球坐標系國際協(xié)議原點CIO

（ConventionalInternationalOrigin）以1900.00～1905.00年地球自轉(zhuǎn)軸瞬時位置的平均位置作為地球的固定極，稱為CIO。協(xié)議地極CTP(ConventionalTerrestrialPole)協(xié)議赤道面（或平赤道面）2、協(xié)議地球坐標系國際協(xié)議原點CIO1012、協(xié)議地球坐標系定義CTS(ConventionalTerrestrialSystem)原點位于地球質(zhì)心z軸指向CIOx軸指向協(xié)議地球赤道面和包含CIO與平均天文臺赤道參考點的子午面之交點y軸構(gòu)成右手坐標系取向。2、協(xié)議地球坐標系定義CTS(ConventionalTe1023、協(xié)議地球坐標系與瞬時極地球坐標系

的坐標轉(zhuǎn)換二者存在旋轉(zhuǎn)關(guān)系：（2－13）為瞬時地極相對于CIO的坐標。

3、協(xié)議地球坐標系與瞬時極地球坐標系

的坐標轉(zhuǎn)換二者存在旋轉(zhuǎn)103三、天球坐標系與地球坐標系

之間的坐標轉(zhuǎn)換

（一）瞬時極天球坐標系與瞬時極地球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換

如圖：二者只是x軸的指向不同（2－10）

t時刻的瞬時極地球坐標系t時刻的瞬時極天球坐標系對應(yīng)格林尼治平子午面的真春分點時角三、天球坐標系與地球坐標系

之間的坐標轉(zhuǎn)換（一）瞬時極天球104三、天球坐標系與地球坐標系

之間的坐標轉(zhuǎn)換協(xié)議天球坐標系

瞬時極天球坐標系瞬時極地球坐標系協(xié)議地球坐標系（2－11）（2－12）（2－10）（2－13）（二）協(xié)議天球坐標系與協(xié)議地球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換三、天球坐標系與地球坐標系

之間的坐標轉(zhuǎn)換協(xié)議天球坐標系瞬105瞬時天球坐標系與瞬時地球坐標系的關(guān)系圖瞬時天球坐標系與瞬時地球坐標系的關(guān)系圖106四、站心地平坐標系

（一）定義1、站心（左手）地平直角坐標系P1-xyz2、站心地平極坐標系P1－rAh（二）站心地平極坐標系與站心地平直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換（三）站心（左手）地平直角坐標系與地心空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換重點四、站心地平坐標系（一）定義重點107

1、站心（左手）地平直角坐標系P1-xyz測站P1為原點P1點的法線為z軸（指向天頂為正）子午線方向為x軸（向北為正）y軸與x、z軸垂直（向東為正），構(gòu)成左手坐標系

1、站心（左手）地平直角坐標系P1-xyz測站P1為原點1082、站心地平極坐標系P1－rAh類似于球面坐標系以測站P1為原點衛(wèi)星s至P1的距離r

衛(wèi)星的方位角A衛(wèi)星的高度角h2、站心地平極坐標系P1－rAh類似于球面坐標系109（二）站心地平極坐標系與站心地平直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換

(2-8)(2-9)（二）站心地平極坐標系與站心地平直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換(2-110（三）站心（左手）地平直角坐標系與地心空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換

站心地平直角坐標系站心赤道直角坐標系地心空間直角坐標系旋轉(zhuǎn)變換（2－6）平移變換（2－5）（三）站心（左手）地平直角坐標系與地心空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)111（三）站心（左手）地平直角坐標系與地心空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)矩陣

平移矩陣

（2－7）（三）站心（左手）地平直角坐標系與地心空間直角坐標系之間的轉(zhuǎn)112旋轉(zhuǎn)變換旋轉(zhuǎn)矩陣（2－6）旋轉(zhuǎn)變換旋轉(zhuǎn)矩陣（2－6）113平移變換（平移矩陣）P1地心坐標（2－5）平移變換（平移矩陣）（2－5）114五、坐標系的兩種定義方式

理論定義先選定一個尺度單位（一般采用標準米），然后定義坐標原點的位置和坐標軸的指向。

協(xié)定坐標系在實際應(yīng)用中，由一系列已知測站點的坐標值所定義的坐標系稱為協(xié)定坐標系。例如：GPS衛(wèi)星的坐標就是屬于GPS跟蹤站及其坐標值所定義的協(xié)定坐標系。五、坐標系的兩種定義方式理論定義115§2.2WGS－84坐標系和我國大地坐標系一、WGS-84世界大地坐標系二、國家大地坐標系（參心坐標系）1、1954年北京坐標系2、1980年國家大地坐標系三、ITRF參考框架簡介§2.2WGS－84坐標系和我國大地坐標系一、WGS-84116一、WGS-84世界大地坐標系幾何定義坐標原點Z軸X軸Y軸

WGS-84橢球采用國際大地測量和地球物理聯(lián)合會（IUGG）第17屆大會大地測量常數(shù)的推薦值（WorldGeodicalSystem-84）一、WGS-84世界大地坐標系幾何定義（WorldGeo117一、WGS-84世界大地坐標系協(xié)議地球坐標系CTS地心地固系ECEF（EarthCenteredEarthFixed）由分布于全球的一系列GPS跟蹤站的坐標來具體體現(xiàn)的。WGS-84（G730）WGS-84（G873）WGS-84（G1150）：與ITRF2000的站坐標之差約為1cm一、WGS-84世界大地坐標系協(xié)議地球坐標系CTS118三、ITRF參考框架簡介

ITRF（InternationalTerrestrialReferenceFrame）是由國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)IERS（InternationalEarthRotationService）提供的國際地球參考框架，由空間大地測量觀測站的坐標和運動速度來定義的。ITRF框架實質(zhì)上也是一種地心地固坐標系ECEF（EarthCenteredEarthFixed），其原點在地球體系（含海洋和大氣圈）的質(zhì)心，以WGS-84橢球為參考橢球。三、ITRF參考框架簡介ITRF（Internationa119§2.3坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參心大地坐標系與地心大地坐標系之間的轉(zhuǎn)換重點解決：WGS84地心坐標與國家參心坐標不同參心大地坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換大地坐標與高斯平面坐標之間的轉(zhuǎn)換§2.3坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參心大地坐標系與地心大地坐標系120WGS84地心坐標與國家參心坐標

（空間直角坐標）系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換7個轉(zhuǎn)換參數(shù)（3平移參數(shù)＋3旋轉(zhuǎn)參數(shù)＋1尺度變化參數(shù)）轉(zhuǎn)換參數(shù)一般是利用公共點的兩套坐標值通過一定的數(shù)學(xué)模型進行計算。當重合點數(shù)為三個以上時，通?？梢圆捎貌紶査_模型進行轉(zhuǎn)換：

方法一方法二WGS84地心坐標與國家參心坐標

（空間直角坐標）系統(tǒng)之間的121（一）方法一

設(shè)和分別為地面網(wǎng)點的參心坐標列向量和GPS網(wǎng)點的地心坐標列向量。由布爾薩模型可知：

（2－20）

坐標轉(zhuǎn)換的7參數(shù)為：

尺度變化參數(shù)平移參數(shù)旋轉(zhuǎn)參數(shù)矩陣（一）方法一設(shè)和分別為地面網(wǎng)點的參心坐標列向量122（一）方法一當為微小量時，忽略其間的互乘項，且簡化模型為：(2－21)

令式（2－21）用向量表示為：

（2－22）

（一）方法一當為微小量時，忽略其間的互123（一）方法一根據(jù)模型（2－22），利用重合點的兩套坐標值，可平差計算出轉(zhuǎn)換參數(shù)：求得轉(zhuǎn)換參數(shù)R后，再利用模型（2－22）進行各點的坐標轉(zhuǎn)換。

注意：若忽略一些轉(zhuǎn)換參數(shù)，則還有3參數(shù)法、4參數(shù)法等。（一）方法一根據(jù)模型（2－22），利用重合點的兩套坐標值124（二）方法二【利用基線向量求轉(zhuǎn)換參數(shù)】選定一個公共點D0為基準點，然后求解其它各公共點Di相對基準點的基線向量（坐標差）（2－24）

（2－23）

（2－20）

同理可求出4參數(shù)。（二）方法二【利用基線向量求轉(zhuǎn)換參數(shù)】（2－24）（2－2125§2.4時間系統(tǒng)一、時間系統(tǒng)的定義要素：（1）原點（2）時間尺度（時間單位）二、周期運動的選用與時間系統(tǒng)的發(fā)展三、常用的時間系統(tǒng)§2.4時間系統(tǒng)一、時間系統(tǒng)的定義二、周期運動的選用與時126二、周期運動的選用與時間系統(tǒng)的發(fā)展地球自轉(zhuǎn)運動為基準的世界時系統(tǒng)觀察地球自轉(zhuǎn)運動時，所選空間參考點不同：（1）恒星時（2）太陽時、平太陽時（3）世界時以物質(zhì)內(nèi)部原子運動為基礎(chǔ)的原子時系統(tǒng)協(xié)調(diào)世界時UTC

GPS專用時間系統(tǒng)（GPS時）二、周期運動的選用與時間系統(tǒng)的發(fā)展地球自轉(zhuǎn)運動為基準的世界時127三、常用的時間系統(tǒng)恒星時ST(SiderealTime)

平太陽時MT(MeanSolarTime)

世界時UT（UniversalTime）

原子時AT(AtomicTime)

諧調(diào)世界時UTC（CoodinatedUniversalTime）GPS時GPST

三、常用的時間系統(tǒng)恒星時ST(SiderealTime)1281.恒星時ST(SiderealTime)

(1)定義以春分點為參考點，由春分點的周日視運動所定義的時間系統(tǒng)為恒星時系統(tǒng)。時間尺度：春分點連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔為一恒星日，一恒星日分為24個恒星時。起算原點：春分點通過本地上子午圈的時刻。1.恒星時ST(SiderealTime)(1)定義1291.恒星時ST（2）特點恒星時具有地方性，同一瞬間對不同測站的恒星時是不同的，所以恒星時也稱為地方恒星時。

對于同一歷元時刻，有真春分點和平春分點之分。因此恒星時就有真恒星時和平恒星時1.恒星時ST（2）特點1302.平太陽時MT(MeanSolarTime)

太陽時（SolarTime）以太陽為參考點，由太陽的周日視運動來測定地球的自轉(zhuǎn)周期并建立的時間計量系統(tǒng)。真太陽時（真時）以真太陽視面中心為參考點，由太陽的周日視運動來測定地球的自轉(zhuǎn)周期并建立的時間計量系統(tǒng)。真太陽日、真太陽時…地方真時真太陽時的不均勻性2.平太陽時MT(MeanSolarTime)太陽1312.平太陽時MT(MeanSolarTime)（1）平太陽

假設(shè)以真太陽周年運動的平均速度在天球赤道上作周年視運動的一個參考點，其周期與真太陽一致。（2）平太陽時以平太陽為參考點，由平太陽的周日視運動所定義的時間系統(tǒng)。時間尺度：平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的