坐标系统和时间系统

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1、第二章GPS坐标系统和时间系统主要内容2.1天球及天球坐标系2.2协议地球坐标系2.3GPS坐标系统2.4时间系统2.1.1天球主要点、线、圈2.1天球及天球坐标系定义：以空间某一点为中心、半径为无穷大的一个圆球。作用：天文学中通常把参考坐标建立在天球上分类：站心天球、地心天球、日心天球天顶（Z）和天底（Z’）天轴（PP’）和天极（南、北天极）天球赤道面和天球赤道天球子午面和天球子午圈上子午圈和下子午圈上赤道点Q和下赤道点Q’天球上的主要点、线、圈子午线和东西南北点（E、W、S、N）时圈春分点和秋分点春分点和秋分点坐标原点坐标系统建立的三要素zyxA(X,Y,Z)ZYXO起始子午面赤道坐标轴指

2、向表示坐标的参数2.1.2天球坐标系天球坐标系是以天球及天球上的点线圈为基础所建立的坐标系天球坐标系的定义依天球中心的不同来划分日心坐标系、地心坐标系、站心坐标系天球坐标系的分类依所依据的天球上的点线圈的不同来划分时角赤道坐标系以天球赤道、子午面和上赤道点为依据用赤纬和时角t表示赤经赤道坐标系以天球赤道、过春分点的时圈和春分点为依据用赤经和赤纬表示黄道坐标系以天球黄道、过春分点的黄经圈和春分点为依据用黄经l和黄维表示视差由于观测者所处位置不同，而使观测同一天体的方向发生变化，这种变化称为视差。视差又有周年视差（恒星视差）、周日视差等之分。地心、站心与日心天球坐标系的关系视差地心、站心与

3、日心天球坐标系的关系恒星：采用赤经和赤纬表示人造地球卫星：采用赤经、赤纬和距离r表示不同天体坐标表示方法的不同天球赤道坐标系(,,r)和天球直角坐标系(x,y,z)天球赤道坐标系和天球直角坐标系转换关系岁差和章动瞬时平天极、瞬时天球平赤道和瞬时平春分点（仅考虑岁差）岁差章动对天球坐标的影响岁差、章动导致春分点位置发生变化瞬时真天极、瞬时天球真赤道和瞬时真春分点（考虑岁差和章动的综合影响）岁差章动对天球坐标的影响协议天球坐标系协议天球坐标系经协商指定的某一特定时刻的平天球坐标系协议天球坐标系（CIS）(1)当前，国际上所采用的天球坐标系国际大地测量协会和国际天文协议联合会确定从198

4、4年1月1日起采用为2000年1月15日12h（J2000.0）的平天球坐标系Z轴指向J2000.0的平北天极X轴指向J2000.0的平春分点Z轴指向J2000.0的平北天极X轴指向J2000.0的平春分点当前，国际上所采用的天球坐标系国际大地测量协会和国际天文协议联合会确定从1984年1月1日起采用为2000年1月15日12h（J2000.0）的平天球坐标系Z轴指向J2000.0的平北天极X轴指向J2000.0的平春分点协议天球坐标系与真天球坐标系间的关系进行岁差和章动改正协议天球坐标系（CIS）(2)特定时刻的真天球坐标章动改正特定时刻的平天球坐标J2000.0的平天球坐标（协议天球坐标）

5、岁差改正1.地球直角坐标系的定义原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。2.2协议地球坐标系图2-2直角坐标系和大地坐标系2.地球大地坐标系的定义地球椭球的中心与地球质心重合椭球的短轴与地球自转轴重合。空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）。地球直角坐标系和地球大地坐标系可用图2-2表示：对同一空间点，直角坐标系与大地坐标系参数间有如下转换关系：3.直角坐标系与大地坐标系参数间的转换地心坐标系坐标原点位于地球质心地心坐标系与参心坐标系参心坐标系坐标原点不位于地球质心地心坐标系和参心坐标系的特点地心坐标系适合于

6、全球用途的应用参心坐标系适合于局部用途的应用有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更好保持国家坐标系的稳定有利于地心坐标的保密定义：由于地球内部和外部的种种动力学因素，使得地球体对于自转轴产生相对运动，因而引起了地极的移动，这种现象称为极移。极移极移包括Chandlar分量（周期1.2年）和周年分量极移的测定测定极移–通过测定纬度的变化ILS（后来的IPMS）和BIH国际协用原点CIO（1900-1905平均地极）极原点（JYD）（中国）岁差、章动和极移岁差、章动造成天球坐标的变化极移造成地球坐标的变化平地球坐标系和瞬时（真）地球坐标系瞬时（真）地球坐标系Z轴与瞬时地球自转轴重合或平行的地球坐

7、标系平地球坐标系Z轴指向空间中某一固定点（平极）的地球坐标系平地球坐标(X,Y,Z)和瞬时（真）地球坐标(x,y,z)的转换关系瞬时（真）地球坐标系与瞬时天球坐标系的关系早期的经度零点1884，美，华盛顿国际经度会议定义：通过英国Greenwich天文台Airy仪中心的子午线为全球统一的起始子午线。起始子午线与赤道的交点称为天文经度零点。受板块运动、局部地壳运动和极移的影响经度零点的问题格林尼治平