坐標(biāo)與時(shí)間系統(tǒng)(6課時(shí).ppt

1、第二章 坐標(biāo)與時(shí)間系統(tǒng),一、地球的運(yùn)轉(zhuǎn) 二、時(shí)間系統(tǒng) 三、坐標(biāo)系統(tǒng),一、地球的運(yùn)轉(zhuǎn),地球的運(yùn)轉(zhuǎn)可分為如下四類: 1.與銀河系一起在宇宙中運(yùn)動(dòng) 2.在銀河系內(nèi)與太陽(yáng)系一起旋轉(zhuǎn) 3.與其他行星一起繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)） 4.繞其瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)）,1. 基本概念, 天球：以地球質(zhì)心為中心，以無 窮大為半徑的假想球體。,圖2-1 天球, 天軸與天極：地球自轉(zhuǎn)軸的延伸直線為天軸；天軸與天球的交點(diǎn)稱為天極。其中 PN 稱為北天極， PS 為南天極。, 天球赤道面與天球赤道：通過地球質(zhì)心O與天軸垂直的平面，稱為天球赤道面，它與天球相交的大圓，稱為天球赤道。, 天球子午面與子午圈：包含天軸并通過地球上任一點(diǎn)

2、的平面，稱為天球子午面，它與天球相交的大圓，稱為天球子午圈。, 時(shí)圈：通過天球的平面與天球相交的半個(gè)大圓。, 黃道：地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的大圓。黃道面與赤道面的夾角稱為黃赤交角，約為23.5度。, 黃極：通過天球中心，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)稱為北黃極，靠近南天極的交點(diǎn)稱為南黃極。, 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)，黃道與天球赤道的交點(diǎn)。, 秋分點(diǎn)：當(dāng)太陽(yáng)在黃道上從天球北半球向南半球運(yùn)行時(shí)，黃道與天球赤道的交點(diǎn)。, 赤經(jīng)：從春分點(diǎn)沿著天赤道向東到天體時(shí)圈與天赤道的交點(diǎn)所夾的角度。, 赤緯：從天赤道沿著天體的時(shí)圈至天體的角度。,2. 地球繞太

3、陽(yáng)公轉(zhuǎn),Keplers Law ： 橢圓定律 面積定律 周期定律,圖2-2 Keplers Law,3. 地球自轉(zhuǎn), 地軸方向相對(duì)于空間的變化 歲差 章動(dòng), 歲差,地球自轉(zhuǎn)軸在空間的變化，是日月引力的共同結(jié)果。假設(shè)月球的引力及其運(yùn)行軌道是固定不變的,由于日、月等天體的影響，地球的旋轉(zhuǎn)軸在空間圍繞黃極發(fā)生緩慢旋轉(zhuǎn)，類似于旋轉(zhuǎn)陀螺，形成一個(gè)倒圓錐體（見下圖），其錐角等于黃赤交角=23.5 ，旋轉(zhuǎn)周期為26000年，這種運(yùn)動(dòng)稱為歲差，是地軸方向相對(duì)于空間的長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)。歲差使春分點(diǎn)每年向西移動(dòng)50.3。,圖2-3 歲差和章動(dòng), 章動(dòng),在天文學(xué)上天極相對(duì)于黃極的位置除有長(zhǎng)周期的歲差變化外，還有許多短周期

4、的微小變化。引起這種變化的原因是地球相對(duì)于月球和太陽(yáng)的位置有周期性的變化，它所受到的來自后兩者的引力作用也有相同周期的變化，使得地球自轉(zhuǎn)軸的空間指向除長(zhǎng)期的緩慢移動(dòng)外，還疊加上周期為18.6年，且振幅為9.21的短周期運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為章動(dòng)。, 地軸相對(duì)于地球本體內(nèi)部結(jié)構(gòu) 的相對(duì)位置變化 極移, 極移,地球自轉(zhuǎn)軸存在相對(duì)于地球體自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相對(duì)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。, 地軸自轉(zhuǎn)速度變化 日長(zhǎng)變化, 日長(zhǎng)變化,地球自轉(zhuǎn)不是均勻的，存在著多種短周期變化和長(zhǎng)期變化，短周期變化是由于地球周期性潮汐影響，長(zhǎng)期變化表現(xiàn)為地球自轉(zhuǎn)速度緩慢變小。地球的自轉(zhuǎn)速

5、度變化，導(dǎo)致日長(zhǎng)的視擾動(dòng)并緩慢變長(zhǎng)，從而使以地球自轉(zhuǎn)為基準(zhǔn)的時(shí)間尺度產(chǎn)生變化。,二、時(shí)間系統(tǒng),時(shí)間的描述包括原點(diǎn)（歷元）和尺度（時(shí)間單位）。 時(shí)間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程的連續(xù)的表現(xiàn)，選擇測(cè)量時(shí)間單位的基本原則是選取一種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。時(shí)間的特點(diǎn)是連續(xù)、均勻，故一種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)也應(yīng)該連續(xù)、均勻。,周期運(yùn)動(dòng)滿足如下三項(xiàng)要求，可以作為計(jì)量時(shí)間的方法。 運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的； 運(yùn)動(dòng)的周期具有足夠的穩(wěn)定性； 運(yùn)動(dòng)是可觀測(cè)的。,在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)需要選取滿足上述條件的周期運(yùn)動(dòng)，從而定義了多種時(shí)間系統(tǒng)。,1.恒星時(shí)（ST）, 以春分點(diǎn)作為基本參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)周日視運(yùn)動(dòng)確定的時(shí)間，稱為恒星時(shí)。 春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過同一子午圈上中天的

6、時(shí)間間隔為一個(gè)恒星日，分為24個(gè)恒星時(shí)，某一地點(diǎn)的地方恒星時(shí)，在數(shù)值上等于春分點(diǎn)相對(duì)于這一地方子午圈的時(shí)角。,2.平太陽(yáng)時(shí)（MT）, 以真太陽(yáng)作為基本參考點(diǎn)，由其周日視運(yùn)動(dòng)確定的時(shí)間，稱為真太陽(yáng)時(shí)。一個(gè)真太陽(yáng)日就是真太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過某地的上中天（上子午圈）所經(jīng)歷的時(shí)間。, 假設(shè)以平太陽(yáng)作為參考點(diǎn)，其速度等于真太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)的平均速度。平太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過同一子午圈的時(shí)間間隔，稱為一個(gè)平太陽(yáng)日，分為24個(gè)平太陽(yáng)小時(shí)。,3.世界時(shí)（UT）, 以格林尼治子夜起算的平太陽(yáng)時(shí)稱為世界時(shí)。 未經(jīng)任何改正的世界時(shí)表示為UT0，經(jīng)過極移改正的世界時(shí)表示為UT1，進(jìn)一步經(jīng)過地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)性改正后的世界時(shí)表示為U

7、T2。,4.歷書時(shí)（ET）與力學(xué)時(shí)（DT）, 由于地球自轉(zhuǎn)速度不均勻，導(dǎo)致用其測(cè)得的時(shí)間不均勻。1958年第10屆IAU決定，自1960年起開始以地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)的歷書時(shí)來量度時(shí)間，用歷書時(shí)系統(tǒng)代替世界時(shí)。 歷書時(shí)的秒長(zhǎng)規(guī)定為1900年1月1日12時(shí)整回歸年長(zhǎng)度的131556925.9747。, 在天文學(xué)中，天體的星歷是根據(jù)天體動(dòng)力學(xué)理論建立的運(yùn)動(dòng)方程而編寫的，其中采用的獨(dú)立變量是時(shí)間參數(shù)T,其變量被定義為力學(xué)時(shí)，力學(xué)時(shí)是均勻的。, 參考點(diǎn)不同，力學(xué)時(shí)分為兩種： 1) 太陽(yáng)系質(zhì)心力學(xué)時(shí)TDB 2) 地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)TDT TDT和TDB可以看作是ET分別在兩個(gè)坐標(biāo)系中的實(shí)現(xiàn)，TDT代替了過去的

8、ET。,5.原子時(shí)（AT）, 原子時(shí)是一種以原子諧振信號(hào)周期為標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)它進(jìn)行連續(xù)計(jì)數(shù)的時(shí)標(biāo)。 原子時(shí)的基本單位是原子時(shí)秒，定義為：在零磁場(chǎng)下，位于海平面的銫原子基態(tài)兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間躍遷輻射192631770周所持續(xù)的時(shí)間為原子時(shí)秒，規(guī)定為國(guó)際單位制中的時(shí)間單位。, 國(guó)際原子時(shí)的原點(diǎn)定義： 1958年1月1日UT2的0時(shí)。 AT=UT20.0039(s),6.協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）, 原子時(shí)與地球自轉(zhuǎn)沒有直接聯(lián)系，由于地球自轉(zhuǎn)速度長(zhǎng)期變慢的趨勢(shì)，原子時(shí)與世界時(shí)的差異將逐漸變大，秒長(zhǎng)不等，大約每年相差1秒，便于日常使用，協(xié)調(diào)好兩者的關(guān)系，建立以原子時(shí)秒長(zhǎng)為計(jì)量單位、在時(shí)刻上與平太陽(yáng)時(shí)之差小于0.9

9、秒的時(shí)間系統(tǒng)，稱之為世界協(xié)調(diào)時(shí)(UTC)。, 當(dāng)大于0.9秒，采用12月31日或6月30日調(diào)秒。調(diào)秒由國(guó)際計(jì)量局來確定公布。 世界各國(guó)發(fā)布的時(shí)號(hào)均以UTC為準(zhǔn)。 TAI=UTC+1n(秒）,7.衛(wèi)星定位系統(tǒng)時(shí)間, GPS的時(shí)間系統(tǒng)采用基于美國(guó)海軍觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室USNO維持的原子時(shí)稱為GPST，它與國(guó)際原子的原點(diǎn)不同，瞬時(shí)相差一常量： TAIGPST=19(s) GPST的起點(diǎn)，規(guī)定1980年1月6日0時(shí)GPS與UTC相等。,三、坐標(biāo)系統(tǒng),1. 大地基準(zhǔn),用于大地坐標(biāo)計(jì)算的起算數(shù)據(jù)。包括參考橢球的大小、形狀及其定位、定向參數(shù)。,2. 大地測(cè)量坐標(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)。

10、,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。,基準(zhǔn)和坐標(biāo)系兩方面要素構(gòu)成了完整的坐標(biāo)參考系統(tǒng)!,圖2-4 天球坐標(biāo)系,圖2-5 大地坐標(biāo)系與空間直角坐標(biāo),3. 高程參考系統(tǒng),以大地水準(zhǔn)面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正高 ；以似大地水準(zhǔn)面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正常高； 大地水準(zhǔn)面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)橢球面的起伏如圖所示，正常高及正高與大地高有如下關(guān)系： H=H正常+ H=H正高+N,4. 大地測(cè)量參考框架,是大地測(cè)量參考系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，是通過大地測(cè)量手段確定的固定在地面上的控制網(wǎng)（點(diǎn)）所構(gòu)建的，分為坐標(biāo)參考框架、高程參考框架、重力參考

11、框架。,國(guó)家平面控制網(wǎng)是全國(guó)進(jìn)行測(cè)量工作的平面位置的參考框架，國(guó)家平面控制網(wǎng)是按控制等級(jí)和施測(cè)精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的國(guó)家平面控制網(wǎng)含三角點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)共154348個(gè)。 國(guó)家高程控制網(wǎng)是全國(guó)進(jìn)行測(cè)量工作的高程參考框架，按控制等級(jí)和施測(cè)精度分為一、二、三、四等網(wǎng)，目前提供使用的1985國(guó)家高程系統(tǒng)共有水準(zhǔn)點(diǎn)成果114041個(gè)，水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度為4166191公里。,國(guó)家重力基本網(wǎng)是確定我國(guó)重力加速度數(shù)值的參考框架，目前提供使用的2000國(guó)家重力基本網(wǎng)包括21個(gè)重力基準(zhǔn)點(diǎn)和126個(gè)重力基本點(diǎn) 。 “2000國(guó)家GPS控制網(wǎng)”由國(guó)家測(cè)繪局布設(shè)的高精度GPS A、B級(jí)網(wǎng)，總參布設(shè)的GPS

12、一、二級(jí)網(wǎng)，地震局、總參測(cè)繪局、科學(xué)院、國(guó)家測(cè)繪局共建的中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)組成，該控制網(wǎng)整合了上述三個(gè)大型的有重要影響力的GPS觀測(cè)網(wǎng)的成果，共2609個(gè)點(diǎn)，通過聯(lián)合處理將其歸于一個(gè)坐標(biāo)參考框架，可滿足現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)對(duì)地心坐標(biāo)的需求，是我國(guó)新一代的地心坐標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)框架.,5. 橢球定位和定向,橢球的類型: 參考橢球: 具有確定參數(shù)(長(zhǎng)半徑 a和扁率)，經(jīng)過局部定位和定向，同某一地區(qū)大地水準(zhǔn)面最佳擬合的地球橢球. 總地球橢球: 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)與大地體最密合的地球橢球.,橢球定位: 是指確定橢球中心的位置，可分為兩類：局部定位和地心定位。 局部定

13、位 ： 要求在一定范圍內(nèi)橢球面與大地水準(zhǔn)面有最佳的符合，而對(duì)橢球的中心位置無特殊要求； 地心定位 ： 要求在全球范圍內(nèi)橢球面與大地水準(zhǔn)面最佳的符合，同時(shí)要求橢球中心與地球質(zhì)心一致。,橢球定向 指確定橢球旋轉(zhuǎn)軸的方向，不論是局部定位還是地心定位，都應(yīng)滿足兩個(gè)平行條件： 橢球短軸平行于地球自轉(zhuǎn)軸； 大地起始子午面平行于天文起始子午面。,6. 慣性坐標(biāo)系與協(xié)議天球坐標(biāo)系,慣性坐標(biāo)系：是指在空間固定不動(dòng)或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。 協(xié)議慣性坐標(biāo)系的建立： 由于地球的旋轉(zhuǎn)軸是不斷變化的，通常約定某一刻 t0 作為參考?xì)v元，把該時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)自轉(zhuǎn)軸經(jīng)歲差和章動(dòng)改正后的指向作為 Z 軸，以對(duì)應(yīng)的春分點(diǎn)為 X

14、軸的指向點(diǎn)，以 XOY 的垂直方向?yàn)?Y 軸建立天球坐標(biāo)系，稱為協(xié)議天球坐標(biāo)系或協(xié)議慣性坐標(biāo)系 。,國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)IAG和國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)IAU決定，從1984年1月1日起采用以J2000.0 (2000年1月15日)的平赤道和平春分點(diǎn)為依據(jù)的協(xié)議天球坐標(biāo)系. 協(xié)議天球坐標(biāo)系 瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系 瞬時(shí)真天球坐標(biāo)系,協(xié)議天球坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系 協(xié)議天球坐標(biāo)系與瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系的差異是歲差導(dǎo)致的 Z 軸方向發(fā)生變化產(chǎn)生的，通過對(duì)協(xié)議天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)兩者之間的坐標(biāo)變換 。 ,為觀測(cè)歷元 t 的儒略日。,瞬時(shí)平天球坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到瞬時(shí)真天球坐標(biāo) 瞬時(shí)真天球坐標(biāo)系與瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系

15、的差異主要是地球自轉(zhuǎn)軸的章動(dòng)造成的，兩者之間的相互轉(zhuǎn)換可以通過章動(dòng)旋轉(zhuǎn)矩陣來實(shí)現(xiàn)。 ,為黃赤交交、交角章動(dòng)、黃經(jīng)章動(dòng).,合并上述兩式：,7. 地固坐標(biāo)系,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運(yùn)動(dòng)，參考橢球的中心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系,又稱為參心地固坐標(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地球同步運(yùn)動(dòng)，地心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系,又稱為地心地固坐標(biāo)系。 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、板塊運(yùn)動(dòng)），在天球坐標(biāo)系中是變化的(地球自轉(zhuǎn)).,坐標(biāo)系統(tǒng)是由坐標(biāo)原點(diǎn)位置、坐標(biāo)軸的指向和尺度所定義的，對(duì)于地固坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)選在參考橢球中心或地心，坐標(biāo)軸的指向具有一定

16、的選擇性，國(guó)際上通用的坐標(biāo)系一般采用協(xié)議地極方向CTP作為 Z 軸指向，因而稱為協(xié)議(地固）坐標(biāo)系。與其相應(yīng)的有以地球瞬時(shí)極為Z軸指向點(diǎn)的地球坐標(biāo)系，稱為瞬時(shí)(地固）坐標(biāo)系。,協(xié)議地球坐標(biāo)系與瞬時(shí)地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,協(xié)議地球坐標(biāo)系與協(xié)議天球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,8. 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： 選擇或求定橢球的幾何參數(shù)(半徑a和扁率)。 確定橢球中心的位置(橢球定位)。 確定橢球短軸的指向(橢球定向)。 建立大地原點(diǎn)。,參考橢球的定位與定向,橢球中心O相對(duì)于地心的平移參數(shù),三個(gè)繞坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)參數(shù)（表示參考橢球定向）,選定某一適宜的點(diǎn)K作為大地原點(diǎn)，在該點(diǎn)上實(shí)施精密的天文測(cè)量和

17、高程測(cè)量，由此得到該點(diǎn)的天文經(jīng)度 ，天文緯度 ，至某一相鄰點(diǎn)的天文方位角 和正高,得到K點(diǎn)相應(yīng)的大地經(jīng)度 ，大地緯度 ，至某一相鄰點(diǎn)的大地方位角 和大地高,大地原點(diǎn)垂線偏差的 子午圈分量和卯酉 圈分量及該點(diǎn)的大地 水準(zhǔn)面差距,天文坐標(biāo),大地坐標(biāo),0,一點(diǎn)定位 如果選擇大地原點(diǎn)： 則大地原點(diǎn)的坐標(biāo)為：,多點(diǎn)定位,1)由廣義弧度測(cè)量方程采用最小二乘法求,橢球參數(shù):,旋轉(zhuǎn)參數(shù):,新的橢球參數(shù)：,2)由廣義弧度測(cè)量方程計(jì)算,大地原點(diǎn):,3)廣義垂線偏差公式與廣義拉普拉斯方程計(jì)算,大地原點(diǎn)坐標(biāo):,大地原點(diǎn)和大地起算數(shù)據(jù),大地測(cè)量基準(zhǔn)，也叫 大地測(cè)量起算數(shù)據(jù),一定的參考橢球和一定的大地原點(diǎn)起算數(shù)據(jù)，確定了

18、一定的坐標(biāo)系。通常就是用參考橢球和大地原點(diǎn)上的起算數(shù)據(jù)的確立作為一個(gè)參心大地坐標(biāo)系建成的標(biāo)志。,1954年北京坐標(biāo)系,建國(guó)初期，為了迅速開展我國(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，然后以連接處呼瑪、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，這樣傳算過來的坐標(biāo)系就定名為1954年北京坐標(biāo)系。,a屬參心大地坐標(biāo)系；b采用克拉索夫斯基橢球的兩個(gè)幾何參數(shù)；c. 大地原點(diǎn)在原蘇聯(lián)的普爾科沃；d采用多點(diǎn)定位法進(jìn)行橢球定位；e高程基準(zhǔn)為 1956年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面； f高程異常以原蘇聯(lián) 1955年

19、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 。,特點(diǎn)：,缺點(diǎn)：,a橢球參數(shù)有較大誤差；b參考橢球面與我國(guó)大地水準(zhǔn)面存在著自西向東明顯的系統(tǒng)性的傾斜；c. 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；d定向不明確；e該坐標(biāo)系是按局部平差逐步提供大地點(diǎn)成果的，因而不可避免地出現(xiàn)一些矛盾和不夠合理的地方。,1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系,特點(diǎn)：, 采用1975年國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì) IUGG第16屆大會(huì)上推薦的5個(gè)橢球基本參數(shù)。 長(zhǎng)半徑 a=6378140m, 地球的扁率為 1/298.257 地心引力常數(shù) GM=3.986 0051014m3/s2, 重力場(chǎng)二階帶球諧系數(shù)J2

20、 =1.082 6310-8 自轉(zhuǎn)角速度 =7.292 11510-5 rad/s 在1954年北京坐標(biāo)系基礎(chǔ)上建立起來的。 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。,定向明確。橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向地極原點(diǎn) 的方向。 大地原點(diǎn)地處我國(guó)中部，位于西安市以北60 km 處的涇陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn)，簡(jiǎn)稱西安原點(diǎn)。 大地高程基準(zhǔn)采用1956年黃海高程系 。,新1954年北京坐標(biāo)系,采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)。 是綜合GDZ80和BJ建立起來的參心坐標(biāo)系。 采用多點(diǎn)定位，但橢球面與大地水準(zhǔn)面在我國(guó)境內(nèi)不是最佳擬合。 定向明確，坐標(biāo)軸與GDZ80相平行，橢球短軸平行 于地球質(zhì)心，指向1968.0地

21、極原點(diǎn)的方向。 地原點(diǎn)與GDZ80相同，但大地起算數(shù)據(jù)不同。 高程基準(zhǔn)采用1956年黃海高程系。 與BJ54相比，所采用的橢球參數(shù)相同，其定位相近，但定向不同。,9. 地心坐標(biāo)系,地心空間直角坐標(biāo)系,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赤道的交點(diǎn)，Y軸垂直于XOZ平面構(gòu)成右手坐標(biāo)系。,地心大地坐標(biāo)系,地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合，橢球面與大地水準(zhǔn)面在全球范圍內(nèi)最佳符合，橢球短軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合（過地球質(zhì)心并指向北極）。,以協(xié)議地極CIP(Conventional Terrestrial Pole)為指向點(diǎn)的地球坐標(biāo)系稱為協(xié)議地球坐標(biāo)系CTS(Convention

22、al Terrestrial System),而以瞬時(shí)極為指向點(diǎn)的地球坐標(biāo)系稱為瞬時(shí)地球坐標(biāo)系。在大地測(cè)量中采用的地心地固坐標(biāo)系大多采用協(xié)議地極原點(diǎn)CIO(國(guó)際協(xié)議原點(diǎn))為指向點(diǎn),因而也是協(xié)議地球坐標(biāo)系,一般情況下協(xié)議地球坐標(biāo)系和地心地固坐標(biāo)系代表相同的含義。,補(bǔ)充知識(shí),地心地固坐標(biāo)系的建立方法,直接法,間接法,通過一定的資料(包括地心系統(tǒng)和參心系統(tǒng)的資料)，求得地心和參心坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后按其轉(zhuǎn)換參數(shù)和參心坐標(biāo)，間接求得點(diǎn)的地心坐標(biāo)的方法。,通過一定的觀測(cè)資料(如天文、重力資料、衛(wèi)星觀測(cè)資料等)，直接求得點(diǎn)的地心坐標(biāo)的方法，如天文重力法和衛(wèi)星大地測(cè)量動(dòng)力法等。,20世紀(jì)60年代以來，

23、美蘇等國(guó)家利用衛(wèi)星觀測(cè)等資料開展了建立地心坐標(biāo)系的工作。美國(guó)國(guó)防部(DOD)曾先后建立過世界大地坐標(biāo)系（World Geodetic System,簡(jiǎn)稱WGS）WGS-60，WGS-66，WGS-72，并于1984年開始，經(jīng)過多年修正和完善，建立起更為精確的地心坐標(biāo)系統(tǒng)，稱為WGS-84。,WGS-84世界大地坐標(biāo)系,該坐標(biāo)系是一個(gè)協(xié)議地球參考系CTS（Conventional Terrestrial System）,其原點(diǎn)是地球的質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極CTP（Conventional Terrestrial Pole）方向，X軸指向BIH1984.0零度子午面和CT

24、P赤道的交點(diǎn)，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。,自1987年1月10日之后，GPS衛(wèi)星星歷均采用WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)。因此GPS網(wǎng)的測(cè)站坐標(biāo)及測(cè)站之間的坐標(biāo)差均屬于WGS-84系統(tǒng)。為了求得GPS測(cè)站點(diǎn)在地面坐標(biāo)系（屬于參心坐標(biāo)系）中的坐標(biāo)，就必須進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。,ITRS與ITRF,國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)（IERS） ( International Earth Rotation Service) 1988年: IUGG+IAUIERS（IBH+IPMS） IERS的任務(wù)主要有以下幾個(gè)方面： 維持國(guó)際天球參考系統(tǒng)(ICRS)和框架(ICRF)； 維持國(guó)際地球參考系統(tǒng)(ITRS)和框架(ITRF)；

25、提供及時(shí)準(zhǔn)確的地球自轉(zhuǎn)參數(shù)(EOP)。 ICRS(F)= International Celestrial reference system ITRS(F)= International Terrestrial reference system EOP=Earth Orbit Parameter,國(guó)際地球參考系統(tǒng)（ITRS）, ITRS是一種協(xié)議地球參考系統(tǒng)(CTRS),定義為CTRS的原點(diǎn)為地心，并且是指包括海洋和大氣在內(nèi)的整個(gè)地球的質(zhì)心； CTRS的長(zhǎng)度單位為米(m)，并且是在廣義相對(duì)論框架下的定義； CTRS 的定向Z 軸從地心指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極(CTP)；X 軸從地心指向格林尼治平均子午面與CTP赤道的交點(diǎn)；Y軸與XOZ 平面垂直而構(gòu)成右手坐標(biāo)系； CTRS的定向的隨時(shí)演變滿足地殼無整體旋轉(zhuǎn)NNR條件的板塊運(yùn)動(dòng)模型。,國(guó)際地球參考框架（ITRF）,ITRF是ITRS 的具體實(shí)現(xiàn)，是由IERS (International Earth Rotation Service)中心局IERS CB利用VLBI、LLR、SLR、GPS和DORIS等空間大地測(cè)量技術(shù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)分析得到的一組全球站坐標(biāo)和速度。 自1988年起，IERS已經(jīng)發(fā)布ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF91、ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、IT