坐标系统和时间系统1

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1、第二章坐标系统和时间系统坐标系统及坐标系统之间的转换时间系统时间标示法及不同时间标识法间的转换一、坐标系统基本概念1.位置基准定位中被用作测量或计算基础的点、线或面。如：天体参照系的天球、赤道面、黄道面、春分点；大地坐标系的参考椭球及其定位和定向；高程参照系的大地水准面。2.坐标参照系空间位置的描述需要在一个特定的系统下采用特定的方式来进行，这一特定的系统被称为坐标参照系，即提供系统原点、尺度、定向及其时间演变的一组协议、算法和常数。坐标参照系的定义虽然明确且严密，但是却非常抽象，而且也不易于使用。3.参考框架参考框架是坐标参照系的实现，是一组具有相应

2、参照系下坐标及其时间演变的点。一组相容的坐标中，实际上隐含了定义一个坐标参照系所必需的一个原点、一组正交坐标轴的指向和一个尺度。一、坐标系统基本概念（续）4.坐标和坐标系坐标：在一个给定维数的空间中相对于一个参照系来确定点的位置的一组数。坐标系：在给定维数的空间中用坐标来表示点的方法。如：笛卡儿坐标系、曲线坐标系等。5.坐标系转换与基准转换坐标系转换：同一点在相同基准或参照系下的坐标转换，实质上是不同坐标表达方式间的变换。基准转换：同一点在不同基准或参照系下的坐标转换，如WGS84与北京54坐标系间的大地坐标或空间直角坐标的相互转换。二、坐标系统的分类

3、和常用坐标系统1.坐标系统分类2.常用坐标系3.GPS坐标系4.我国常用坐标系1.坐标系统分类图1坐标系统分类图坐标系统的分类和常用坐标系统站心空间直角坐标系站心极坐标系站心赤道坐标系站心地平坐标系天体卫星惯性坐标系非惯性坐标系坐标系协议天球坐标系协议地球坐标系用户位置平面直角坐标笛卡尔坐标曲线坐标表达方式投影平面总地球椭球面参心站心坐标原点参考面参考椭球面大地水准面地心WGS-84ITRS/ITRFCGCS2000BJ54GDZ80高斯平面坐标系地心空间直角坐标系参心空间直角坐标系地心大地坐标系参心大地坐标系天文坐标系2.常用坐标系1）空间直角坐标系

4、/笛卡尔坐标系2）大地坐标系/椭球坐标系3）平面直角坐标系坐标系统的分类和常用坐标系统1）空间直角坐标系/笛卡尔坐标系坐标系原点位于地球的质心或参考椭球的中心；Z轴指向地球或参考椭球的北极；X轴指向本初（起始）子午面与赤道的交点；Y轴位于赤道面上，且按右手系与X轴呈90夹角坐标系统的分类和常用坐标系统>常用坐标系图2地心、参心空间直角坐标系1）空间直角坐标系/笛卡尔坐标系(续)原点位于P0；U轴与过P0点的参考椭球面的法线重合，指向上方；N轴垂直于U轴，指向参考椭球的短半轴；E轴垂直于U轴和N轴，形成左手系；在站心直角坐标系下点的N，E，U坐标为该点

5、在三个坐标轴上的投影长度。坐标系统的分类和常用坐标系统>常用坐标系图3站心空间直角坐标系大地坐标系是采用大地经、纬度和大地高来描述空间位置的:纬度是空间点的椭球面的法线与赤道面的夹角；经度是包括空间点与椭球短轴的子午面和椭球的起始子午面的夹角；大地高是空间点沿椭球的法线方向到椭球面的距离。坐标系统的分类和常用坐标系统>常用坐标系图4大地坐标系2）大地坐标系/椭球坐标系3）平面直角坐标系平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标通过某种数学变换，投影或映射到平面上。投影变换的方法有很多，如UTM投影、Lambuda投影等，在我国采用的是高斯-克吕格投影，也

6、称为高斯投影。坐标系统的分类和常用坐标系统>常用坐标系3.GPS常用坐标系1）WGS-84世界大地坐标系（WorldGeodeticSystem1984）2）ITRS国际地球参照系（InternationalTerrestrialReferenceSystem）与ITRF国际地球参考框架（InternationalTerrestrialReferenceFrame）坐标系统的分类和常用坐标系统1）WGS-84世界大地坐标系用途：GPS系统内部处理与位置有关信息，广播星历基于此系统。建立：20世纪80年代中期，美国国防制图局建立，1987年取代WGS-7

7、2。之后WGS84又进行了三次修订，第一次1994年，第二次1996年，第三次2001年，分别表示为“WGS84（G730）”、“WGS84（G873）”和“WGS84（G1150）”。其中，“G”表示GPS；而跟在后面的数字所表示的是开始使用的GPS周数。坐标系统的分类和常用坐标系统>ＧＰＳ常用坐标系1）WGS-84世界大地坐标系（续）极（CTP–ConventionsTerrestrialPole）一致；X轴指向IERS参考子午线（IRM-IERSReferenceMeridian）与通过原点并垂直于Z轴的平面的交点，IRM与在历元1984时的BI

8、H零子午线（BIHZeroMeridian）一致。Y轴最终完成右手地心地固正交坐标系。如图5所