補充：坐標系統(tǒng)及時間系統(tǒng)

坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)第一節(jié)坐標系的類型1、空固坐標系、地固坐標系；2、地心坐標系、參心坐標系；3、空間直角坐標系、球面坐標系、大地坐標系；4、瞬時坐標系、協(xié)議坐標系；5、二維坐標系、三維坐標系。第二節(jié)協(xié)議天球坐標系一、天球的基本概念天球——以地心為球心，以任意長為半徑的球面。天軸——地球旋轉(zhuǎn)軸。天極——天軸與天球面的交點。Pn、Ps。天球赤道面——過球心且與天軸垂直的平面。黃道面——地球公轉(zhuǎn)軌道所在平面，與赤道面夾角為23.5°。春分點——太陽從南半球向北半球運行時，黃道與赤道的交點。二、天球坐標系的概念1）天球空間直角坐標系原點：地球質(zhì)量中心Z軸：指向北天極PnX軸：指向春分點Y軸：與X、Z軸構(gòu)成右手坐標系2）天球球面坐標系原點：地球質(zhì)量中心赤經(jīng)α：天體子午面與春分點子午面的夾角赤緯δ：天體與地心連線和天球赤道面的夾角向徑r：天體到地心的距離3）空間直角坐標系與球面坐標系的轉(zhuǎn)換三、歲差與章動日月對地球赤道隆起部分的引力作用，使地球旋轉(zhuǎn)軸在空間的指向發(fā)生移動。歲差：地球在繞太陽運行時，地球自轉(zhuǎn)軸的方向在天球上緩慢移動，春分點在黃道面上隨之緩慢移動現(xiàn)象叫歲差，春分點每年西移50.2″，周期約為25800年。章動：由日月引力影響的北天極沿橢圓形軌道運動叫章動，橢圓長半徑約為9.2″，18.6年一周期。平北天極：不考慮章動的北天極。平春分點。瞬時北天極：繞平北天極18.6年轉(zhuǎn)一周。真春分點。歲差與章動四、協(xié)議天球坐標系1）瞬時天球坐標系：z軸指向瞬時北天極，x軸指向瞬時春分點（真春分點）。2）平天球坐標系：z軸指向平北天極，x軸指向平春分點。3）協(xié)議天球坐標系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系稱為協(xié)議天球坐標系，x軸指向協(xié)議春分點。第三節(jié)協(xié)議地球坐標系空間直角坐標系：原點：一般取地球質(zhì)心；Z軸：指向地球北極；X軸：指向格林威治子午線與地球赤道的交點；Y軸：構(gòu)成右手坐標系。大地坐標系：大地經(jīng)度L；大地緯度B；大地高H。一、地球坐標系的概念

常用的有空間直角坐標系和大地坐標系兩種。地極移動二、協(xié)議地球坐標系

Z軸指向1900~1905年平均地球北極或其它國際協(xié)定的地球北極。應當注意，地極移動與歲差和章動是不同的概念，歲差和章動是指地球自轉(zhuǎn)軸在空間指向的移動，而地極移動則是指地球北極與地面參照物的相對移動。三、地球坐標系與天球坐標系的轉(zhuǎn)換衛(wèi)星位置用天球坐標系的坐標表示，而測站點位置用地球坐標系的坐標表示，要用衛(wèi)星坐標求測站坐標，需將天球坐標系的坐標轉(zhuǎn)換成地球坐標系的坐標。轉(zhuǎn)換的步驟是：協(xié)議天球坐標系——平天球坐標系——瞬時天球坐標系——瞬時地球坐標系——協(xié)議地球坐標系。在轉(zhuǎn)換過程中，因兩者的坐標原點一致，故只需多次旋轉(zhuǎn)坐標軸即可。第四節(jié)地球坐標系的其他表達形式一、參心坐標系

坐標原點在參考橢圓體中心而不在地球質(zhì)心二、站心坐標系三、平面直角坐標系高斯投影時，中央子午線長度不變，離中央子午線愈遠，長度變形愈大，對于6°帶，赤道與邊界子午線交點處的投影變形為0.138%。四、地方獨立坐標系在工程測量中，當測區(qū)高程大于160m時，地面長度與參考橢球面長度相差太大，需建立地方獨立坐標系。

五、常用大地測量基準1）WGS-84坐標系WGS-84坐標系是美國84年在衛(wèi)星大地測量的基礎(chǔ)上建立的以地球質(zhì)心為原點的大地測量基準。大小形狀參數(shù)見后，Z軸指向1984北極，X軸指向1984格林威治子午線與赤道交點，Y軸與X、Z軸構(gòu)成右手坐標系。由GPS衛(wèi)星發(fā)布的星歷參數(shù)是WGS-84坐標系的數(shù)據(jù)，故GPS測量時，先求得測站點的WGS-84坐標，再換算為當?shù)厥褂玫淖鴺恕?）ITRF參考框架ITRF是國際地球自轉(zhuǎn)服務局根據(jù)分布全球的地面觀測站，以最先進的測量技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)確定的大地測量基準。是世界公認的精度最高的大地測量基準。目前尚未普遍采用。但其日后必將代替WGS-84。IERF已發(fā)布了ITRF88、89、90、91、92、93、94、96、97、2000等多個地心參考框架，橢球參數(shù)與WGS-84相同，定向不同。3）北京54坐標系

（1）克拉索夫斯基橢球，與現(xiàn)代值相差較大；

（2）指向不明；

（3）參考橢球面與大地水準面差距大；

（4）誤差積累大；

（5）未整體平差，各部分結(jié)合部有2m誤差。

4）西安80坐標系對國家網(wǎng)進行了整體平差，在我國國內(nèi)，橢球面與似大地水準面吻合最好。Z軸、X軸分別指向1968北極和格林威治子午線與赤道交點。存在問題：是局部基準而非全球基準；二維坐標系，不適合衛(wèi)星定位。各基準的參數(shù)比較坐標系統(tǒng)地球橢球1954年北京坐標系1980年西安坐標系WGS-84世界大地坐標系橢球名稱克拉索夫斯基1980大地坐標系WGS-84建成年代194019791984橢球類型參考橢球參考橢球總地球橢球a（m）637824563781406378137第五節(jié)時間系統(tǒng)一、時間的概念現(xiàn)代測量科技與空間科技緊密結(jié)合，測量精度極高。如衛(wèi)星定軌、飛機和車輛導航、地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)、研究地殼升降和板塊運動等問題，不僅要求給出空間位置，而且應給出相應的時間?，F(xiàn)代大地測量基準應是包括時間在內(nèi)的四維基準。GPS測量中，時間的意義確定GPS衛(wèi)星的在軌位置；確定測站位置；確定地球坐標系與天球坐標系的關(guān)系。時間包括時刻（絕對時間）與時間間隔（相對時間）兩個概念。測量時間同樣需要建立測量基準，包括尺度與原點?？勺鳛闀r間基準的運動現(xiàn)象必須是周期性的，且其周期應有復現(xiàn)性和足夠的穩(wěn)定性。二、世界時1）恒星時以春分點連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午線的時間間隔為一恒星日，含24恒星小時。分真春分點地方時、真春分點格林威治時、平春分點地方時、平春分點格林威治時四種。2）平太陽時以平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午線的時間間隔為一平太陽日，含24平太陽小時。3）世界時以子夜為零時起算的格林威治平太陽時，用UT0表示。與平太陽時相差12小時，即UT0=GAMT+12h平太陽時和世界時均以地球自轉(zhuǎn)為參照，而地球自轉(zhuǎn)速度是變化的，包括極移、自轉(zhuǎn)速度季節(jié)性變化和逐年變慢等。1956年引入極移改正和自轉(zhuǎn)速度季節(jié)性變化改正：UT1=UT0+ΔλUT2=UT1+ΔTS

三、原子時（ATI）以銫原子基態(tài)兩超精細能級的輻射躍遷定義時間尺度，以1958年1月1日零時的世界時減去0.0039秒為原點。（為了與世界時保持一致）原子鐘精度極高，目前使用的氫鐘精度可達10-16。

四、協(xié)調(diào)世界時