GPS原理與應(yīng)用第2章_坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng)

1、第二章第二章 坐標(biāo)系統(tǒng)與時間系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)與時間系統(tǒng)2021-10-3012概概 述述2021-10-3032.1.1 概述概述pGPS的最主要功能：的最主要功能：定位定位2021-10-30pGPS在定位過程中的兩類主體：衛(wèi)星和接收機(jī)在定位過程中的兩類主體：衛(wèi)星和接收機(jī) 2.1.1 概述概述如何建立如何建立GPSGPS坐標(biāo)系統(tǒng)？坐標(biāo)系統(tǒng)？42021-10-302.1.1 概述概述GPS定位采用定位采用兩類坐標(biāo)系統(tǒng)兩類坐標(biāo)系統(tǒng)：天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)定義：定義：坐標(biāo)原點(diǎn)、坐標(biāo)軸指向坐標(biāo)原點(diǎn)、坐標(biāo)軸指向和和單位尺度單位尺度 p協(xié)議坐標(biāo)協(xié)議坐標(biāo)n協(xié)議慣性協(xié)議慣性(

2、天球天球)坐標(biāo)系坐標(biāo)系(CISConventional Inertial System) n協(xié)議地球坐標(biāo)系（協(xié)議地球坐標(biāo)系（CTSConventional Terrestrial System） 子午面56坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)2021-10-30天球（天球（Celestial Sphere） 天軸（天軸（Celestial Axis）天極（天極（Celestial Poles）天球赤道（天球赤道（Celestial Equator）天球子午線（天球子午線（Celestial Meridian）。）。時圈（時圈（Hour Circle）黃道（黃道（Ecliptic）黃赤交角（黃赤交角（Obliqui

3、ty of the Ecliptic） 黃極（黃極（Ecliptic Poles）春分點(diǎn)（春分點(diǎn)（Vernal Equinox）秋分點(diǎn)（秋分點(diǎn)（Autumnal Equinox） 2.2.1 基本概念基本概念-天球天球地球自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)地球公轉(zhuǎn)地球公轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)軸（天軸）指向不變 地球質(zhì)心地球質(zhì)心位置不變不變春分點(diǎn)位置不變 天球黃道平面空間方向穩(wěn)定不變 天球赤道平面空間方向不變 春分點(diǎn)軸空間春分點(diǎn)軸空間指向穩(wěn)定不變穩(wěn)定不變 2.2.2 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系基本概念基本概念 地球自轉(zhuǎn)軸地球自轉(zhuǎn)軸（天軸天軸）空間指向穩(wěn)定不變 春分點(diǎn)軸春分點(diǎn)軸空間指向穩(wěn)定不變 與兩軸垂直并位于天球赤與兩軸垂直并位于天球

4、赤道平面內(nèi)的道平面內(nèi)的第三軸第三軸空間指向穩(wěn)定不變 春分點(diǎn)軸春分點(diǎn)軸 O 天軸天軸 ZXY2.2.2 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系基本概念基本概念2.2.2 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系基本概念基本概念天球球面坐標(biāo)系天球球面坐標(biāo)系 ：天球空間直角坐標(biāo)系天球空間直角坐標(biāo)系（x，y，z)： 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系 102021-10-302.2.2 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系基本概念基本概念Z S Y X O 22222arctgarctgzyxryxzxyrzyxsinsincoscoscos空間直角坐標(biāo)與球面坐標(biāo)等價空間直角坐標(biāo)與球面坐標(biāo)等價 112021-10-30 思考思考：實際上實際上地球自轉(zhuǎn)軸（天軸）的空間指

5、向、地球（天球）赤道面和地球（天球）黃道面的夾角（黃赤交角）和春分點(diǎn)在天球上的位置是否永遠(yuǎn)保持穩(wěn)定不變？2.2.2 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系基本概念基本概念 地球運(yùn)動狀態(tài)變化地球運(yùn)動狀態(tài)變化彈性液態(tài)外核液態(tài)外核 非勻質(zhì)非勻質(zhì)天體攝動力天體攝動力 非標(biāo)準(zhǔn)橢球非標(biāo)準(zhǔn)橢球歲差歲差和和章動章動2.2.3 基本概念基本概念歲差與章動歲差與章動132021-10-302021-10-3014v歲差 歲差是由于日月行星引力共同作用的結(jié)果，使地球自轉(zhuǎn)軸在空間的方向發(fā)生周期性變化。在日月引力的共同影響下，使北天極繞黃北極以順時針方向緩慢地旋轉(zhuǎn)，從而使春分點(diǎn)在黃道上每年西移約50.37秒，其漂移周期大約為25800年

6、。2.2.3 基本概念基本概念歲差與章動歲差與章動p歲差歲差（春分點(diǎn)歲差）（春分點(diǎn)歲差）n 是由于赤道平面和黃道平面的運(yùn)動而引起的是由于赤道平面和黃道平面的運(yùn)動而引起的n 赤道歲差（日、月歲差）赤道歲差（日、月歲差）n由于太陽、月球以及行星對地球赤道隆起部分的作由于太陽、月球以及行星對地球赤道隆起部分的作用力矩而導(dǎo)致赤道平面的進(jìn)動用力矩而導(dǎo)致赤道平面的進(jìn)動n 黃道歲差（行星歲差）黃道歲差（行星歲差）n太陽系中的行星對地球和月球產(chǎn)生萬有引力，還會太陽系中的行星對地球和月球產(chǎn)生萬有引力，還會影響地月系質(zhì)心繞日公轉(zhuǎn)的軌道平面，使黃道面產(chǎn)影響地月系質(zhì)心繞日公轉(zhuǎn)的軌道平面，使黃道面產(chǎn)生變化，進(jìn)而使得春分

7、點(diǎn)產(chǎn)生移動生變化，進(jìn)而使得春分點(diǎn)產(chǎn)生移動2.2.3 基本概念基本概念歲差與章動歲差與章動152021-10-30中國地質(zhì)大學(xué)歲差：北天極（NCP）繞北黃極（NEP）順時針轉(zhuǎn)動，自轉(zhuǎn)軸圍繞北黃極畫出一個圓錐，錐角等于黃赤交角23.5，周期約為25800年。 E E C NCP NEP O C 18.6 年 瞬時平北天極：繞北黃極均勻移 動的北天極瞬時北天極：觀測瞬間的北天極章動：瞬時北天極圍繞瞬時平北天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，大致成橢圓形其軌跡，其長半軸約9.2，主周期約18.6年。2.2.3 基本概念基本概念歲差與章動歲差與章動瞬時真北天極瞬時真北天極 瞬時真春分點(diǎn)瞬時真春分點(diǎn) 瞬時真天球赤道瞬時真天球赤

8、道 瞬時平北天極瞬時平北天極 瞬時平天球赤道瞬時平天球赤道 瞬時平春分點(diǎn)瞬時平春分點(diǎn) 非慣性坐標(biāo)非慣性坐標(biāo)瞬時平天球坐標(biāo)系瞬時平天球坐標(biāo)系 瞬時真天球坐標(biāo)系瞬時真天球坐標(biāo)系 2.2.4 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系協(xié)議天球坐標(biāo)系協(xié)議天球坐標(biāo)系2.2.4 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系協(xié)議天球坐標(biāo)系協(xié)議天球坐標(biāo)系p天球參考系統(tǒng)天球參考系統(tǒng)CRS(Celestial Reference System)p建立的原因建立的原因n 由于赤道平面和黃道平面的運(yùn)動而引起的歲差和章動的影由于赤道平面和黃道平面的運(yùn)動而引起的歲差和章動的影響，瞬時天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸指向不斷變化，在這種非慣響，瞬時天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸指向不斷變化，在

9、這種非慣性坐標(biāo)系統(tǒng)中，不能直接根據(jù)牛頓力學(xué)定律研究衛(wèi)星的運(yùn)性坐標(biāo)系統(tǒng)中，不能直接根據(jù)牛頓力學(xué)定律研究衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律。動規(guī)律。n 為了方便地表示天體在空間的位置或方位，編制天體的星為了方便地表示天體在空間的位置或方位，編制天體的星歷表，需要在空間建立一個固定的坐標(biāo)系。歷表，需要在空間建立一個固定的坐標(biāo)系。182021-10-302.2.4 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系協(xié)議天球坐標(biāo)系協(xié)議天球坐標(biāo)系p 國際天球參考系（國際天球參考系（ International Celestial Reference SystemICRS ）n J1950.0n J2000.0192021-10-30 協(xié)議天球坐標(biāo)系協(xié)議天

10、球坐標(biāo)系：選擇某一時刻t0作為標(biāo)準(zhǔn)歷元（Standard Epoch），此刻的瞬時北天極、瞬時春分點(diǎn)和瞬時天球赤道經(jīng)該時刻歲差和章動改正后，可構(gòu)成一個天球坐標(biāo)系。稱為標(biāo)準(zhǔn)歷元t0的平天球坐標(biāo)系，也叫協(xié)議協(xié)議慣性坐標(biāo)系慣性坐標(biāo)系（CIS）。2.2.4 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系J2000p1980年，國際大地測量學(xué)會（年，國際大地測量學(xué)會（IAG）和國際天文聯(lián)）和國際天文聯(lián)合會（合會（IAU）決定，自）決定，自1984年年1月月1日后啟用新標(biāo)準(zhǔn)日后啟用新標(biāo)準(zhǔn)歷元的協(xié)議天球坐標(biāo)系，以儒略日歷元的協(xié)議天球坐標(biāo)系，以儒略日J(rèn)D2451545.0為標(biāo)準(zhǔn)歷元，記為為標(biāo)準(zhǔn)歷元，記為J2000.0，公歷為，公歷為2

11、000年年1月月1日日12h00m00s。p原點(diǎn)：地球質(zhì)心原點(diǎn)：地球質(zhì)心p標(biāo)準(zhǔn)歷元：標(biāo)準(zhǔn)歷元：2000年年1月月1日質(zhì)心力學(xué)時（日質(zhì)心力學(xué)時（TDB），）， JD2451545.0202021-10-302.2.4 天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換2.2.5 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系地球的形狀地球的形狀v天圓地方（最早）球形（古希臘畢達(dá)哥拉斯公元前6世紀(jì)）200年后亞里士多德證明地圓說-公元前3世紀(jì)埃拉托色尼推算出地球子午圈的周長公元8世紀(jì)一行實地測量子午弧長17世紀(jì)末牛頓（英國）和惠更斯（荷蘭）應(yīng)用力學(xué)原理提出地扁說1873利斯廷（德國）提出大地水準(zhǔn)面1945莫洛堅斯基創(chuàng)立用地面重力測量數(shù)據(jù)

12、研究真實地球自然表面222021-10-302.2.5 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系基本概念基本概念p由于地球上一固定點(diǎn)在天球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)隨地球由于地球上一固定點(diǎn)在天球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)隨地球自轉(zhuǎn)而變化，應(yīng)用不方便。自轉(zhuǎn)而變化，應(yīng)用不方便。p為了描述地面觀測點(diǎn)的位置，有必要建立與地球體為了描述地面觀測點(diǎn)的位置，有必要建立與地球體相固聯(lián)的坐標(biāo)系相固聯(lián)的坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系p地球坐標(biāo)系與地球固連在一起，隨地球一起自轉(zhuǎn)，地球坐標(biāo)系與地球固連在一起，隨地球一起自轉(zhuǎn)，又稱又稱地固坐標(biāo)系地固坐標(biāo)系。p地球坐標(biāo)系的主要任務(wù)是用以地球坐標(biāo)系的主要任務(wù)是用以描述地面點(diǎn)在地球上描述地面點(diǎn)在地球上的位置的位置，也可用以

13、描述衛(wèi)星在近地空間中的位置。，也可用以描述衛(wèi)星在近地空間中的位置。232021-10-302.2.5 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系分類分類p根據(jù)坐標(biāo)原點(diǎn)所處的位置不同根據(jù)坐標(biāo)原點(diǎn)所處的位置不同n 地心坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系n原點(diǎn)位于地球（含大氣層）的質(zhì)量中心；原點(diǎn)位于地球（含大氣層）的質(zhì)量中心；Z軸與地軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合，球自轉(zhuǎn)軸重合，X軸和軸和Y軸位于地球赤道面上，其中軸位于地球赤道面上，其中X軸指向經(jīng)度零點(diǎn)，軸指向經(jīng)度零點(diǎn)，Y軸垂直于軸垂直于X軸和軸和Z軸，組成右手軸，組成右手坐標(biāo)系。坐標(biāo)系。n 參心坐標(biāo)系參心坐標(biāo)系n原點(diǎn)位于參考橢球的中心；原點(diǎn)位于參考橢球的中心；Z軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行，軸與地球自轉(zhuǎn)軸平

14、行，X軸和軸和Y軸位于參考橢球的赤道面上，其中軸位于參考橢球的赤道面上，其中X軸平行軸平行于起始天文子午面，于起始天文子午面，Y軸垂直于軸垂直于X軸和軸和Z軸，組成右軸，組成右手坐標(biāo)系。手坐標(biāo)系。242021-10-302.2.5 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系分類分類p根據(jù)表現(xiàn)形式的不同根據(jù)表現(xiàn)形式的不同n 空間直角坐標(biāo)系空間直角坐標(biāo)系n 空間大地坐標(biāo)系空間大地坐標(biāo)系n 兩者可以相互轉(zhuǎn)換兩者可以相互轉(zhuǎn)換252021-10-302.2.5 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系分類分類p空間直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換空間直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換BHeNZLBHNYLBHNXsin)1 (sincos)(co

15、scos)(222222122)sin1 (/abaeBeWWaNNBRHXyarctgLWBZaetgarctgBcoscossin122/12222/122)(ZYXRYXZarctg其中N為橢球卯酉圈的曲率半徑，e為橢球的第一偏心，a、b為橢球的長短半徑。p極移極移n 地極：地球自轉(zhuǎn)軸與地面的交點(diǎn)稱為地極：地球自轉(zhuǎn)軸與地面的交點(diǎn)稱為地極地極；地極的移動稱；地極的移動稱為為極移極移n 通常用北極點(diǎn)的移動來反映地球自轉(zhuǎn)軸在地球體內(nèi)的運(yùn)動通常用北極點(diǎn)的移動來反映地球自轉(zhuǎn)軸在地球體內(nèi)的運(yùn)動n 極移的表象：地球自轉(zhuǎn)軸通過地球質(zhì)心在頂角約為極移的表象：地球自轉(zhuǎn)軸通過地球質(zhì)心在頂角約為0.5”的的圓錐

16、面上運(yùn)動圓錐面上運(yùn)動n 引起極移的原因：地球表面上的物質(zhì)運(yùn)動（如海潮、洋流引起極移的原因：地球表面上的物質(zhì)運(yùn)動（如海潮、洋流等）以及地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動（如地幔對流等）等）以及地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動（如地幔對流等）2.2.5 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系極移極移272021-10-302.2.6 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系協(xié)議地球坐標(biāo)系協(xié)議地球坐標(biāo)系p國際協(xié)議原點(diǎn)（國際協(xié)議原點(diǎn)（CIO）n 采用國際上采用國際上5個緯度服務(wù)站，以個緯度服務(wù)站，以1900-1905年的平均緯度所年的平均緯度所確定的平均地極確定的平均地極(mean polar)位置作為基準(zhǔn)點(diǎn)，平極的位置位置作為基準(zhǔn)點(diǎn)，平極的位置是相應(yīng)上述期間地球自轉(zhuǎn)

17、軸的平均位置，通常稱為是相應(yīng)上述期間地球自轉(zhuǎn)軸的平均位置，通常稱為國際協(xié)國際協(xié)議原點(diǎn)議原點(diǎn)（Conventional International OriginCIO）。）。p協(xié)議地球坐標(biāo)系（協(xié)議地球坐標(biāo)系（CTS）n 與之相應(yīng)的地球赤道面稱為平赤道面或協(xié)議赤道面。至今與之相應(yīng)的地球赤道面稱為平赤道面或協(xié)議赤道面。至今仍采用仍采用CIO作為協(xié)議地極（作為協(xié)議地極（conventional Terrestrial PoleCTP）；）；n 以協(xié)議地極為基準(zhǔn)點(diǎn)的地球坐標(biāo)系稱為協(xié)議地球坐標(biāo)系以協(xié)議地極為基準(zhǔn)點(diǎn)的地球坐標(biāo)系稱為協(xié)議地球坐標(biāo)系Conventional Terrestrial SystemC

18、TS）；）；p與瞬時地極相應(yīng)的地球坐標(biāo)系稱為與瞬時地極相應(yīng)的地球坐標(biāo)系稱為瞬時地球坐標(biāo)系瞬時地球坐標(biāo)系282021-10-302.2.6 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系協(xié)議地球坐標(biāo)系協(xié)議地球坐標(biāo)系p協(xié)議地球（坐標(biāo)）參考系統(tǒng)（協(xié)議地球（坐標(biāo)）參考系統(tǒng)（CTRS）n 由于地面點(diǎn)在由于地面點(diǎn)在瞬時地球坐標(biāo)系瞬時地球坐標(biāo)系（或真地球坐標(biāo)系）中的坐（或真地球坐標(biāo)系）中的坐標(biāo)不斷發(fā)生變化，不適宜用來表示地面點(diǎn)的位置標(biāo)不斷發(fā)生變化，不適宜用來表示地面點(diǎn)的位置n 實際應(yīng)用需要一個坐標(biāo)軸的指向不隨極移改變，實際應(yīng)用需要一個坐標(biāo)軸的指向不隨極移改變，真正與地真正與地球固連在一起的坐標(biāo)系球固連在一起的坐標(biāo)系，協(xié)議地球坐標(biāo)系就

19、是這樣一種坐，協(xié)議地球坐標(biāo)系就是這樣一種坐標(biāo)系標(biāo)系p協(xié)議地球（坐標(biāo)）參考框架（協(xié)議地球（坐標(biāo)）參考框架（CTRF），其定義滿足），其定義滿足n 坐標(biāo)原點(diǎn)位于包括海洋和大氣在內(nèi)的整個地球的質(zhì)量中心坐標(biāo)原點(diǎn)位于包括海洋和大氣在內(nèi)的整個地球的質(zhì)量中心n 尺度為廣義相對論意義上的局部地球框架內(nèi)的尺度尺度為廣義相對論意義上的局部地球框架內(nèi)的尺度n 坐標(biāo)軸的指向最初是坐標(biāo)軸的指向最初是BIH1984.0來確定的來確定的n 坐標(biāo)軸定向隨時間的變化滿足地殼無整體旋轉(zhuǎn)這一條件坐標(biāo)軸定向隨時間的變化滿足地殼無整體旋轉(zhuǎn)這一條件292021-10-302.2.6 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系協(xié)議地球坐標(biāo)系協(xié)議地球坐標(biāo)系p國際

20、地球參考系統(tǒng)（國際地球參考系統(tǒng)（ITRS）和國際地球參考框架）和國際地球參考框架（ITRF）n ITRS是協(xié)議地球（坐標(biāo)）參考框架的一種是協(xié)議地球（坐標(biāo)）參考框架的一種n ITRS和和ITRF是目前國際上精度最高并被廣泛應(yīng)用的協(xié)議是目前國際上精度最高并被廣泛應(yīng)用的協(xié)議地球參考系統(tǒng)和參考框架地球參考系統(tǒng)和參考框架n ITRS是由國際地球自轉(zhuǎn)與參考系統(tǒng)服務(wù)組織是由國際地球自轉(zhuǎn)與參考系統(tǒng)服務(wù)組織IERS來負(fù)責(zé)來負(fù)責(zé)定義，并用定義，并用VLBI、SLR、GPS和和DORIS等空間大地測量技等空間大地測量技術(shù)來予以實現(xiàn)和維持的術(shù)來予以實現(xiàn)和維持的n ITRS的具體實現(xiàn)稱為的具體實現(xiàn)稱為ITRFn IER

21、S至今已經(jīng)發(fā)布了十多個版本，最新發(fā)布的是至今已經(jīng)發(fā)布了十多個版本，最新發(fā)布的是ITRF2008302021-10-302.2.6 地球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系站心地平坐標(biāo)系站心地平坐標(biāo)系p站心地平直角坐標(biāo)系站心地平直角坐標(biāo)系n 原點(diǎn)為所選擇的測站中心原點(diǎn)為所選擇的測站中心n z*軸與過站心的參考橢球面的法線重合，軸與過站心的參考橢球面的法線重合，指向天頂為正；指向天頂為正；n x*軸垂直于軸垂直于z*軸，指向參考橢球的短半軸，軸，指向參考橢球的短半軸，向北為正；向北為正；n y*軸與軸與x*、z*軸垂直（向東為正），構(gòu)成軸垂直（向東為正），構(gòu)成左手坐標(biāo)系左手坐標(biāo)系。312021-10-302.2.7

22、天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換p從兩坐標(biāo)系的定義上看從兩坐標(biāo)系的定義上看n 兩坐標(biāo)系的原點(diǎn)均位于地球的質(zhì)心，故其原點(diǎn)位置相同兩坐標(biāo)系的原點(diǎn)均位于地球的質(zhì)心，故其原點(diǎn)位置相同n 瞬時天球坐標(biāo)系的瞬時天球坐標(biāo)系的z軸與瞬時地球坐標(biāo)系的軸與瞬時地球坐標(biāo)系的Z軸指向相同軸指向相同n 兩瞬時坐標(biāo)系兩瞬時坐標(biāo)系x軸與軸與X軸的指向不同，其間夾角為軸的指向不同，其間夾角為春分點(diǎn)的春分點(diǎn)的格林尼治恒星時格林尼治恒星時。二者的轉(zhuǎn)換過程如右圖：二者的轉(zhuǎn)換過程如右圖：322021-10-302.2.7 常用的坐標(biāo)系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)國際地球參考系統(tǒng)國際地球參考系統(tǒng)p協(xié)議地球坐標(biāo)系協(xié)議

23、地球坐標(biāo)系CTS又稱為國際地球參考系統(tǒng)（又稱為國際地球參考系統(tǒng)（International Terrestrial Reference System-ITRS）p國際地球參考系統(tǒng)是理論定義；國際地球參考框國際地球參考系統(tǒng)是理論定義；國際地球參考框架（架（International Terrestrial Reference Frame - ITRF）是具體實現(xiàn)）是具體實現(xiàn)pITRS與與ITRF由國際地球自轉(zhuǎn)與參考系統(tǒng)服務(wù)（由國際地球自轉(zhuǎn)與參考系統(tǒng)服務(wù)（International Earth Rotation and Reference System Service - IERS）組織維持與更新

24、）組織維持與更新332021-10-302.2.7 常用的坐標(biāo)系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)國際地球參考系統(tǒng)國際地球參考系統(tǒng)pITRS的定義的定義(參見參見IERS Conventions, 1996，2003，2010)n 原點(diǎn)在包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心原點(diǎn)在包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心n 長度單位為米長度單位為米. 這一尺度同地心局部的這一尺度同地心局部的TCG(地心坐標(biāo)時地心坐標(biāo)時)時時間坐標(biāo)一致；間坐標(biāo)一致；n 定向在定向在1984.0時與時與BIH的定向一致的定向一致n 定向的時間演變由整個地球的水平構(gòu)造運(yùn)動無凈旋轉(zhuǎn)條定向的時間演變由整個地球的水平構(gòu)造運(yùn)動無凈旋轉(zhuǎn)條件保證件保證3

25、42021-10-30ITRF (International Terrestrial Reference ITRF (International Terrestrial Reference Frame)Frame)pITRF是是ITRS 的具體實現(xiàn)的具體實現(xiàn)p是由是由IERS中心局利用中心局利用VLBI、LLR、SLR、GPS和和DORIS空間大地測量技術(shù)的觀測數(shù)據(jù)分析得到空間大地測量技術(shù)的觀測數(shù)據(jù)分析得到的一組全球站坐標(biāo)的一組全球站坐標(biāo)/速度和速度和EOP參數(shù)。參數(shù)。p自自1988年起，年起，IERS已經(jīng)發(fā)布已經(jīng)發(fā)布ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF91、ITRF92、ITR

26、F93、ITRF94、ITRF96、ITRF2000、ITRF2005、ITRF2008等全球等全球參考框架。參考框架。pITRF是通過框架的定向、原點(diǎn)、尺度和框架時是通過框架的定向、原點(diǎn)、尺度和框架時間演變基準(zhǔn)的明確定義來實現(xiàn)的。間演變基準(zhǔn)的明確定義來實現(xiàn)的。phttp:/lareg.ensg.ign.fr/ITRF/solutions.html2.2.7 常用的坐標(biāo)系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)國際地球參考系統(tǒng)國際地球參考系統(tǒng)352021-10-302.2.7 常用的坐標(biāo)系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)p美國國防部建立，先后有美國國防部建立，先后有WGS-60，WGS-66，WGS7

27、2，WGS84這幾個版本這幾個版本p世界大地坐標(biāo)系世界大地坐標(biāo)系WGS屬于協(xié)議地球坐標(biāo)系屬于協(xié)議地球坐標(biāo)系CTS，WGS可看成可看成CTS的近似系統(tǒng)。的近似系統(tǒng)。pWGS84是目前是目前GPS系統(tǒng)廣播星歷和系統(tǒng)廣播星歷和NIMA精密星歷精密星歷的參考框架的參考框架pWGS84n 幾何意義：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，幾何意義：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，Z軸指向軸指向BIH1984.0定義定義的協(xié)議地球極的協(xié)議地球極(CTP)方向，方向，X軸指向軸指向BIH1984.0的零子午面的零子午面和和CTP赤道的交點(diǎn)，赤道的交點(diǎn)，Y軸與軸與Z，X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。對應(yīng)軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。對應(yīng)WGS-84大地坐標(biāo)系有大地坐標(biāo)

28、系有WGS-84橢球。橢球。362021-10-302.2.7 常用的坐標(biāo)系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)PZ-90坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)pPZ90是是GLONASS衛(wèi)星廣播星歷的參考框架衛(wèi)星廣播星歷的參考框架p原點(diǎn)為地心，原點(diǎn)為地心，Z軸指向協(xié)議地極軸指向協(xié)議地極CTP，X軸指向地軸指向地球赤道面和國際時間局球赤道面和國際時間局BIH定義的零子午線的交定義的零子午線的交點(diǎn)，點(diǎn)，Y軸與軸與Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系pPZ參考框架的實現(xiàn)由參考框架的實現(xiàn)由26個地面跟蹤站點(diǎn)的地心坐個地面跟蹤站點(diǎn)的地心坐標(biāo)和速度實現(xiàn)標(biāo)和速度實現(xiàn)372021-10-30ITRF (International Terrestria

29、l Reference ITRF (International Terrestrial Reference Frame)Frame)p GTRF-Galileo Terrestrial Reference Framep 伽利略系統(tǒng)所使用的參考框架伽利略系統(tǒng)所使用的參考框架p 遵守遵守ITRS的定義的定義p 目前已經(jīng)實現(xiàn)了三個版本，初步開始為目前已經(jīng)實現(xiàn)了三個版本，初步開始為GTRF提供服務(wù)提供服務(wù)2.2.7 常用的坐標(biāo)系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)-伽利略地球參考框架伽利略地球參考框架382021-10-302.2.7 常用的坐標(biāo)系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)我國主要的坐標(biāo)系統(tǒng)我國主要的坐標(biāo)系統(tǒng)392021-10-3

30、0類型類型名稱名稱說明說明地心坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)CGCS2000國家地心坐標(biāo)系統(tǒng)國家地心坐標(biāo)系統(tǒng)參心坐標(biāo)系參心坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)1954年北京坐標(biāo)系年北京坐標(biāo)系 區(qū)域性的參心坐標(biāo)系統(tǒng)區(qū)域性的參心坐標(biāo)系統(tǒng)1980年西安坐標(biāo)系年西安坐標(biāo)系 區(qū)域性的參心坐標(biāo)系統(tǒng)區(qū)域性的參心坐標(biāo)系統(tǒng)新新1954年北京坐標(biāo)年北京坐標(biāo)系系區(qū)域性的參心坐標(biāo)系統(tǒng)區(qū)域性的參心坐標(biāo)系統(tǒng)格網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)格網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)包含兩種：包含兩種：1由大地坐標(biāo)系經(jīng)地圖投影而成的平面由大地坐標(biāo)系經(jīng)地圖投影而成的平面坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)2由用戶根據(jù)應(yīng)用需求自行定義的獨(dú)立由用戶根據(jù)應(yīng)用需求自行定義的獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)pCGCS2000坐標(biāo)系坐標(biāo)系p已于已于200

31、8年年7月月1日正式啟用日正式啟用p高精度高精度2000國家國家GPS大地網(wǎng)和全國天文大地網(wǎng)大地網(wǎng)和全國天文大地網(wǎng)n全國全國GPS一、二級網(wǎng)（一、二級網(wǎng)（534點(diǎn)），點(diǎn)），1991-1997年布設(shè)；年布設(shè)；n國家國家GPS A、B級網(wǎng)（級網(wǎng)（818點(diǎn)），點(diǎn)），1991-1996年布設(shè)；年布設(shè)；n地殼運(yùn)動監(jiān)測網(wǎng)（地殼運(yùn)動監(jiān)測網(wǎng)（336點(diǎn)），包括全國點(diǎn)），包括全國GPS地殼運(yùn)動地殼運(yùn)動監(jiān)測網(wǎng)（監(jiān)測網(wǎng)（21點(diǎn)）；點(diǎn)）；n中國地殼運(yùn)動觀測網(wǎng)絡(luò)（中國地殼運(yùn)動觀測網(wǎng)絡(luò)（1081點(diǎn)），包括基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)），包括基準(zhǔn)網(wǎng)（25點(diǎn)）、基本網(wǎng)（點(diǎn)）、基本網(wǎng)（56點(diǎn)）和區(qū)域網(wǎng)（點(diǎn)）和區(qū)域網(wǎng)（1000點(diǎn)）。點(diǎn)）。402.2.

32、7 常用的坐標(biāo)系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)我國主要的坐標(biāo)系統(tǒng)我國主要的坐標(biāo)系統(tǒng)2.2.7 常用的坐標(biāo)系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)我國的大地坐標(biāo)系統(tǒng)我國的大地坐標(biāo)系統(tǒng)參心坐標(biāo)系統(tǒng)參心坐標(biāo)系統(tǒng)參考框架參考框架高斯投影方式高斯投影方式墨卡托投影方式墨卡托投影方式1954年北京坐標(biāo)系年北京坐標(biāo)系1980西安坐標(biāo)系西安坐標(biāo)系相對獨(dú)立的平面坐標(biāo)系相對獨(dú)立的平面坐標(biāo)系天文大地網(wǎng)天文大地網(wǎng)天文大地網(wǎng)天文大地網(wǎng)區(qū)域控制網(wǎng)區(qū)域控制網(wǎng)412021-10-302.2.8 全球衛(wèi)星導(dǎo)航與全球衛(wèi)星導(dǎo)航與TRS和和TRF的關(guān)系的關(guān)系導(dǎo)航系統(tǒng)使用的參考系統(tǒng)相應(yīng)的參考框架說明GNSSITRSITRF國際地球參考框架GNSSITRSIGSIGS建立

33、的全球參考框架COMPASSa待定(COMPASSTRF)GPSWGSWGS84逐漸向ITRF靠攏GLONASSPZ90GLONASS使用GalileoITRSGTRF完成了初始實現(xiàn)注1：ITRF為目前國際上公認(rèn)的最精密的地球參考框架，GPS、Galileo等所用的坐標(biāo)系統(tǒng)均與其對準(zhǔn)。注2：IGS與ITRF相似，但僅使用GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行實現(xiàn)。a : COMPASS導(dǎo)航系統(tǒng)的地球參考系統(tǒng)與參考框架待定。422021-10-3043時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)2021-10-30442.3.1 基本概念基本概念- 時間時間p時間系統(tǒng)是精確描述天體和人造衛(wèi)星運(yùn)行位置及時間系統(tǒng)是精確描述天體和人造衛(wèi)星運(yùn)行位置及其相

34、互關(guān)系的重要基準(zhǔn)其相互關(guān)系的重要基準(zhǔn)p“時間時間”的含義的含義n 包含了包含了“時刻時刻”和和“時間間隔時間間隔”兩個概念。兩個概念。n 時刻是指發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在天文學(xué)和衛(wèi)星定位中，時刻是指發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。在天文學(xué)和衛(wèi)星定位中，與所獲取數(shù)據(jù)對應(yīng)的時刻也稱與所獲取數(shù)據(jù)對應(yīng)的時刻也稱歷元?dú)v元。n 時間間隔是指發(fā)生某一現(xiàn)象所經(jīng)歷的過程，是這一過程始時間間隔是指發(fā)生某一現(xiàn)象所經(jīng)歷的過程，是這一過程始末的時間之差。末的時間之差。n 時間間隔測量稱為時間間隔測量稱為相對時間測量相對時間測量n 而時刻測量相應(yīng)稱為而時刻測量相應(yīng)稱為絕對時間測量絕對時間測量2021-10-30452.3.1 基本概念

35、基本概念-GPS時間系統(tǒng)時間系統(tǒng)p在在GPS衛(wèi)星定位中，衛(wèi)星定位中，時間系統(tǒng)的重要性時間系統(tǒng)的重要性表現(xiàn)在：表現(xiàn)在：n GPS衛(wèi)星作為高空觀測目標(biāo)，位置不斷變化，在給出衛(wèi)星運(yùn)衛(wèi)星作為高空觀測目標(biāo)，位置不斷變化，在給出衛(wèi)星運(yùn)行位置同時，必須給出相應(yīng)的時刻。例如當(dāng)要求行位置同時，必須給出相應(yīng)的時刻。例如當(dāng)要求GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星的位置誤差小于位置誤差小于1cm，則相應(yīng)的時刻誤差應(yīng)小于，則相應(yīng)的時刻誤差應(yīng)小于2.6 10-6s（GPS衛(wèi)星運(yùn)行速度平均約為衛(wèi)星運(yùn)行速度平均約為3.9km/s）n 準(zhǔn)確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測定信號的傳準(zhǔn)確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測定信號的傳播時間。

36、若要距離誤差小于播時間。若要距離誤差小于1cm，則信號傳播時間的測定誤，則信號傳播時間的測定誤差應(yīng)小于差應(yīng)小于3 10-11s (光速度約為光速度約為3 10-8m/s )n 由于地球的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在天球坐標(biāo)系中地球上點(diǎn)的位置是不由于地球的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在天球坐標(biāo)系中地球上點(diǎn)的位置是不斷變化的，若要求赤道上一點(diǎn)的位置誤差不超過斷變化的，若要求赤道上一點(diǎn)的位置誤差不超過1cm，則時，則時間測定誤差要小于間測定誤差要小于2 10-5s。(地球自轉(zhuǎn)平均速度地球自轉(zhuǎn)平均速度470m/s)2021-10-30462.3.1 基本概念基本概念- 時間系統(tǒng)的分類時間系統(tǒng)的分類p 世界時系統(tǒng)世界時系統(tǒng)n 恒星時（恒

37、星時（Sidereal Time，ST）n 平太陽時（平太陽時（Mean Solar Time, MT）n 世界時（世界時（Universal Time，UT）UT0, UT1, UT2p 力學(xué)時力學(xué)時DTn 太陽系質(zhì)心力學(xué)時（太陽系質(zhì)心力學(xué)時（Barycentric Dynamic Time，TDB）n 地球質(zhì)心力學(xué)時（地球質(zhì)心力學(xué)時（Terrestrial Dynamic Time，TDT）p 原子時原子時n 國際原子時（法語國際原子時（法語 Temps Atomique International，TAI）n 協(xié)調(diào)世界時協(xié)調(diào)世界時UTCn GPST2021-10-30472.3.2 世界

38、時系統(tǒng)世界時系統(tǒng) 恒星時恒星時p 恒星時（恒星時（Sidereal Time，ST）n 以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動周日視運(yùn)動所確定的時間所確定的時間稱為稱為恒星時恒星時。n 春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔為一恒星日，春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔為一恒星日，含含24個恒星小時。個恒星小時。n 恒星時以春分點(diǎn)通過本地子午圈時刻為起算原點(diǎn)，在數(shù)值恒星時以春分點(diǎn)通過本地子午圈時刻為起算原點(diǎn)，在數(shù)值上等于春分點(diǎn)相對于本地子午圈的時角，同一瞬間不同測上等于春分點(diǎn)相對于本地子午圈的時角，同一瞬間不同測站的恒星時不同，具有地方性，也稱站的恒星時不同，具

39、有地方性，也稱地方恒星時地方恒星時。2021-10-30482.3.2 世界時系統(tǒng)世界時系統(tǒng) 恒星時恒星時p 周日視運(yùn)動周日視運(yùn)動n 由于地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周，造成了太陽每天早上從由于地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周，造成了太陽每天早上從東方升起，晚上又從西方落下的自然現(xiàn)象（東方升起，晚上又從西方落下的自然現(xiàn)象（東升西落東升西落）。）。因為這種現(xiàn)象是地球自轉(zhuǎn)造成的人的視覺效果，所以天文因為這種現(xiàn)象是地球自轉(zhuǎn)造成的人的視覺效果，所以天文學(xué)上把太陽的這種運(yùn)動叫做周日視運(yùn)動。學(xué)上把太陽的這種運(yùn)動叫做周日視運(yùn)動。n 月亮的周日視運(yùn)動大家也很熟悉，所不同的是月亮每天升月亮的周日視運(yùn)動大家也很熟悉，所不同的是

40、月亮每天升起的時間變化比較大，平均每天比前一天晚升起起的時間變化比較大，平均每天比前一天晚升起50分鐘分鐘n 像太陽和月亮一樣，滿天的繁星也不是每天都固定在星空像太陽和月亮一樣，滿天的繁星也不是每天都固定在星空中某個地方不動，它們也是每天都在作周日視運(yùn)動，只不中某個地方不動，它們也是每天都在作周日視運(yùn)動，只不過很多人都沒有注意到恒星的這種過很多人都沒有注意到恒星的這種運(yùn)動。運(yùn)動。 2021-10-30492.3.2 世界時系統(tǒng)世界時系統(tǒng) 平太陽時平太陽時p 平太陽時（平太陽時（ Mean Solar Time, MT ）n 由于地球公轉(zhuǎn)的軌道為橢圓，根據(jù)天體運(yùn)動的由于地球公轉(zhuǎn)的軌道為橢圓，根據(jù)

41、天體運(yùn)動的開普勒定律開普勒定律，可知太陽的視運(yùn)動速度是不均勻的，如果以真太陽作為觀可知太陽的視運(yùn)動速度是不均勻的，如果以真太陽作為觀察地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動的參考點(diǎn)，則不符合建立時間系統(tǒng)的基本察地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動的參考點(diǎn)，則不符合建立時間系統(tǒng)的基本要求。要求。n 假設(shè)一個參考點(diǎn)的視運(yùn)動速度等于真太陽周年運(yùn)動的平均假設(shè)一個參考點(diǎn)的視運(yùn)動速度等于真太陽周年運(yùn)動的平均速度，且在天球赤道上作周年視運(yùn)動，這個假設(shè)的參考點(diǎn)速度，且在天球赤道上作周年視運(yùn)動，這個假設(shè)的參考點(diǎn)在天文學(xué)中稱為在天文學(xué)中稱為平太陽平太陽n 平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔為一平太陽日，平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔為一平太陽日，包含

42、包含24個平太陽時個平太陽時n 平太陽時也具有地方性，常稱為平太陽時也具有地方性，常稱為地方平太陽時地方平太陽時或或地方平時地方平時2021-10-30502.3.2 世界時系統(tǒng)世界時系統(tǒng) 世界時世界時p 世界時（世界時（ Universal Time，UT ）n 以以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時稱為世界時稱為世界時n 世界時與平太陽時的時間尺度相同，起算點(diǎn)不同。世界時與平太陽時的時間尺度相同，起算點(diǎn)不同。n 1956年以前，秒被定義為一個平太陽日的年以前，秒被定義為一個平太陽日的1/86400，是以，是以地球自轉(zhuǎn)這一周期運(yùn)動作為基礎(chǔ)的時間尺度。地球自轉(zhuǎn)

43、這一周期運(yùn)動作為基礎(chǔ)的時間尺度。n 由于自轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性，在由于自轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性，在UT0中加入中加入極移改正極移改正得得UT1。n 加入加入地球自轉(zhuǎn)角速度的季節(jié)改正地球自轉(zhuǎn)角速度的季節(jié)改正得得UT2。n 雖然經(jīng)過改正，其中仍包含地球自轉(zhuǎn)角速度的長期變化和雖然經(jīng)過改正，其中仍包含地球自轉(zhuǎn)角速度的長期變化和不規(guī)則變化的影響，世界時不規(guī)則變化的影響，世界時UT2不是一個嚴(yán)格均勻的時間不是一個嚴(yán)格均勻的時間系統(tǒng)。系統(tǒng)。n 在在GPS測量中，主要用于天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系之間的測量中，主要用于天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換計算。轉(zhuǎn)換計算。2021-10-30512.3.3 力學(xué)時系統(tǒng)力學(xué)時系統(tǒng) p 在天

44、文學(xué)中，天體的星歷是根據(jù)在天文學(xué)中，天體的星歷是根據(jù)天體動力學(xué)理論天體動力學(xué)理論建立的運(yùn)建立的運(yùn)動方程而編算的，其中所采用的獨(dú)立變量是時間參數(shù)動方程而編算的，其中所采用的獨(dú)立變量是時間參數(shù)T，這，這個數(shù)學(xué)變量個數(shù)學(xué)變量T定義為力學(xué)時。定義為力學(xué)時。p 根據(jù)描述運(yùn)動方程所對應(yīng)的參考點(diǎn)不同，力學(xué)時分為：根據(jù)描述運(yùn)動方程所對應(yīng)的參考點(diǎn)不同，力學(xué)時分為：n 太陽系質(zhì)心力學(xué)時太陽系質(zhì)心力學(xué)時（Barycentric Dynamic TimeTDB）是相對于太陽系質(zhì)心的運(yùn)動方程所采用的時間參數(shù)。是相對于太陽系質(zhì)心的運(yùn)動方程所采用的時間參數(shù)。n 地球質(zhì)心力學(xué)時地球質(zhì)心力學(xué)時（Terrestrial Dyna

45、mic TimeTDT）是）是相對于地球質(zhì)心的運(yùn)動方程所采用的時間參數(shù)。相對于地球質(zhì)心的運(yùn)動方程所采用的時間參數(shù)。p 在在GPS定位中，地球質(zhì)心力學(xué)時，作為一種嚴(yán)格均勻的時間定位中，地球質(zhì)心力學(xué)時，作為一種嚴(yán)格均勻的時間尺度和獨(dú)立的變量，被用于描述衛(wèi)星的運(yùn)動。尺度和獨(dú)立的變量，被用于描述衛(wèi)星的運(yùn)動。2021-10-30522.3.3 力學(xué)時系統(tǒng)力學(xué)時系統(tǒng) p TDT的基本單位是國際制秒（的基本單位是國際制秒（SI），與原子時的尺度一致。），與原子時的尺度一致。p 國際天文學(xué)聯(lián)合會（國際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）決定，）決定，1977年年1月月1日原子時日原子時（TAI）零時與地球質(zhì)心力學(xué)時的嚴(yán)格關(guān)

46、系如下：）零時與地球質(zhì)心力學(xué)時的嚴(yán)格關(guān)系如下： TDT=TAI+32.184Sp 若以若以T表示地球質(zhì)心力學(xué)時表示地球質(zhì)心力學(xué)時TDT與世界時與世界時UT1之間的時差，之間的時差，則可得：則可得： T=TDT-UT1=TAI-UT1+32.184S2021-10-30532.3.3 原子時系統(tǒng)原子時系統(tǒng) p 物質(zhì)內(nèi)部的原子躍遷所輻射和吸收的電磁波頻率，具有很高的物質(zhì)內(nèi)部的原子躍遷所輻射和吸收的電磁波頻率，具有很高的穩(wěn)定度和復(fù)現(xiàn)性穩(wěn)定度和復(fù)現(xiàn)性，由此建立的原子時成為最理想的時間系統(tǒng)。，由此建立的原子時成為最理想的時間系統(tǒng)。p 原子時秒長的定義原子時秒長的定義:位于海平面上的銫位于海平面上的銫133原子基態(tài)的兩個超精原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級，在零磁場中躍遷輻射震蕩細(xì)能級，在零磁場中躍遷輻射震蕩9192631770周所持續(xù)的時間周所持續(xù)的時間為一原子時秒。原子時秒為為一原子時秒。原子時秒為國際制秒（國際制秒（SI）的時間單位。的時間單位。p 原子時的原點(diǎn)為原子時的原點(diǎn)為AT=UT2-0.0039sp 不同的地方原子時之間存在差異，為此，國際上大約不同的地方原子時之間存在差異，為此，國際上大約100座原座原子鐘，通過相互比對，經(jīng)數(shù)據(jù)處理推算出統(tǒng)一的原子時系統(tǒng)，子鐘，通過相互比對，經(jīng)數(shù)據(jù)處理推算出統(tǒng)一的原子時系統(tǒng)