gps坐标系统和时间系统

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1、第2章GPS坐标系统和时间系统主讲老师：黄海军12.1概述GPS的最主要功能:定位22.1概述（续1）GPS在定位过程中的两类主体：卫星和接收机如何建立GPS坐标系统？32.1概述（续2）GPS定位采用两类坐标系统：天球坐标系和地球坐标系坐标系统定义：坐标原点、坐标轴指向和单位尺度子午面协议坐标:协议惯性（天球）坐标系（CIS－ConventionalInertialSystem）协议地球坐标系（CTS－ConventionalTerrestrialSystem）42.1.1协议天球坐标系一、天球的基本念天球（CelestialS

2、phere）天轴（CelestialAxis）天极（CelestialPoles）天球赤道（CelestialEquator）天球子午线（CelestialMeridian）。时圈（HourCircle）黄道（Ecliptic）黄赤交角（ObliquityoftheEcliptic）黄极（EclipticPoles）春分点（VernalEquinox）秋分点（AutumnalEquinox）52.1.1协议天球坐标系（续1）地球自转地球公转地球自转轴（天轴）指向不变地球质心位置不变春分点位置不变天球黄道平面空间方向稳定不变天球赤道

3、平面空间方向不变春分点轴空间指向稳定不变62.1.1协议天球坐标系（续2）ZXY地球自转轴（天轴）空间指向稳定不变春分点轴空间指向稳定不变与两轴垂直并位于天球赤道平面内的第三轴空间指向稳定不变72.1.1协议天球坐标系（续3）天球球面坐标系（α，δ，r）：原点O位于天球中心。α表示赤经（RightAscension），赤经指过天体s的时圈，与经过春分点的时圈所夹的二面角。δ表示赤纬（Declination），赤纬指天体s到原点O的连线与天球赤道面的夹角天球空间直角坐标系（x，y，z)：原点O位于天球中心；Z轴指向北天极（NCP）；

4、x轴指向春分点γ；Y轴垂直于xOz平面，与Z轴和X轴构成右手系。天球坐标系82.1.1协议天球坐标系（续3）空间直角坐标与球面坐标等价92.1.1协议天球坐标系（续4）思考：实际上地球自转轴（天轴）的空间指向、地球（天球）赤道面和地球（天球）黄道面的夹角（黄赤交角）和春分点在天球上的位置是否永远保持稳定不变？102.1.1协议天球坐标系（续5）地球运动状态变化弹性地球BECDA液态外核非匀质天体摄动力非标准椭球岁差和章动11岁差岁差是由于日月行星引力共同作用的结果，使地球自转轴在空间的方向发生周期性变化。在日月引力的共同影响下，使

5、北天极绕黄北极以顺时针方向缓慢地旋转，从而使春分点在黄道上每年西移约50.37秒，其漂移周期大约为25800年。2.1.1协议天球坐标系（续6）12中国地质大学瞬时平北天极：绕北黄极均匀移动的北天极瞬时北天极：观测瞬间的北天极章动：瞬时北天极围绕瞬时平北天极产生旋转，大致成椭圆形其轨迹，其长半轴约9.2″，主周期约18.6年。岁差：北天极（NCP）绕北黄极（NEP）顺时针转动，自转轴围绕北黄极画出一个圆锥，锥角等于黄赤交角ε＝23.5°，周期约为25800年。2.1.协议天球坐标系（续7）132.1.1协议天球坐标系（续8）瞬时真

6、北天极瞬时真春分点瞬时真天球赤道瞬时平北天极瞬时平天球赤道瞬时平春分点非惯性坐标瞬时平天球坐标系瞬时真天球坐标系1.非惯性坐标142.1.1协议天球坐标系（续9）1980年，国际大地测量学会（IAG）和国际天文联合会（IAU）决定，自1984年1月1日后启用新标准历元的协议天球坐标系，以儒略日JD＝2451545.0为标准历元，记为J2000.0，公历为2000年1月1日12h00m00s。协议天球坐标系：选择某一时刻t。作为标准历元（StandardEpoch），此刻的瞬时北天极、瞬时春分点和瞬时天球赤道经该时刻岁差和章动改正后

7、，可构成一个天球坐标系。称为标准历元t。的平天球坐标系，也叫协议惯性坐标系（CIS）。15中国地质大学2010.32.1.1协议天球坐标系（续10）三种天球坐标系之间的坐标转换协议天球坐标瞬时真天球坐标1岁差2章动瞬时平天球坐标162.2GPS使用的坐标系统一、协议地球坐标系的提出二、地球的形状天圆地方（最早）－球形（古希腊毕达哥拉斯公元前6世纪）－200年后亚里士多德证明地圆说-公元前3世纪埃拉托色尼推算出地球子午圈的周长－公元8世纪一行实地测量子午弧长－17世纪末牛顿（英国）和惠更斯（荷兰）应用力学原理提出地扁说－1873利斯

8、廷（德国）提出大地水准面－1945莫洛坚斯基创立用地面重力测量数据研究真实地球自然表面2.2.1协议地球坐标系（CTS）172.2.1协议地球坐标系（CTS）（续1）三、地心空间直角坐标系和大地坐标系地心空间直角坐标系（GeocentricSpac