坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)ppt課件

1、第二章 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng) 坐標(biāo)系統(tǒng) 天球坐標(biāo)系空固系與地球自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，用于描畫(huà)衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)位置和形狀。 地球坐標(biāo)系地固系伴隨地球自轉(zhuǎn)，點(diǎn)位坐標(biāo)不會(huì)隨地球自轉(zhuǎn)而變化；用于表達(dá)地面觀測(cè)站的位置和處置GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)。 軌道坐標(biāo)系統(tǒng) 用于研討衛(wèi)星在其運(yùn)轉(zhuǎn)軌道上的運(yùn)動(dòng)第二章 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)恒星時(shí)STSidereal Time平太陽(yáng)時(shí)MTMean Solar Time世界時(shí)UTUniversal Time原子時(shí)ATAtomic Time諧調(diào)世界時(shí)UTCCoordinated Universal TimeGPS時(shí)間系統(tǒng) GPST第二章 坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)本章主要內(nèi)容2.1 天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系2

2、.2 WGS84坐標(biāo)系和我國(guó)大地坐標(biāo)系2.3 坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換2.4 時(shí)間系統(tǒng)復(fù)習(xí)思索題重點(diǎn)難點(diǎn)2.1 天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系本節(jié)主要內(nèi)容：一、天球坐標(biāo)系二、地球坐標(biāo)系三、天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換四、站心地平坐標(biāo)系五、坐標(biāo)系的兩種定義方式 關(guān)于坐標(biāo)系的幾種表達(dá)方式關(guān)于坐標(biāo)系的幾種表達(dá)方式重點(diǎn)難點(diǎn)關(guān)于坐標(biāo)系的幾種表達(dá)方式1 1 空間直角坐標(biāo)系空間直角坐標(biāo)系 位置矢量在位置矢量在3 3個(gè)坐標(biāo)軸上的投影個(gè)坐標(biāo)軸上的投影X,Y,ZX,Y,Z 定義定義坐標(biāo)原點(diǎn)的位置坐標(biāo)原點(diǎn)的位置3 3個(gè)坐標(biāo)軸的指向個(gè)坐標(biāo)軸的指向長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度單位 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)便于進(jìn)展坐標(biāo)轉(zhuǎn)換便于進(jìn)展坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 關(guān)于坐標(biāo)系的幾種表

3、達(dá)方式2 2 球面坐標(biāo)系球面坐標(biāo)系常用于天球坐標(biāo)系常用于天球坐標(biāo)系第一參數(shù)：第一參數(shù)：r r第二參數(shù)：第二參數(shù)： 或赤緯或赤緯= 900= 900第三參數(shù)：赤經(jīng)第三參數(shù)：赤經(jīng)球面坐標(biāo)和空間直角坐球面坐標(biāo)和空間直角坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換圖21 關(guān)于坐標(biāo)系的幾種表達(dá)方式3 3 大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系常用于地球坐標(biāo)系常用于地球坐標(biāo)系大地坐標(biāo)大地坐標(biāo)大地經(jīng)度大地經(jīng)度L L大地緯度大地緯度B B大地高大地高H H大地坐標(biāo)與空間直角大地坐標(biāo)與空間直角坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換換圖22“球面坐標(biāo)和空間直角坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換sincossincoscosrzyx)/arctan()/arct

4、an(22222yxzxyzyxr21 22 一、天球坐標(biāo)系一根本概念一根本概念二天球坐標(biāo)系的定義二天球坐標(biāo)系的定義三歲差和章動(dòng)了解三歲差和章動(dòng)了解四瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系和協(xié)議天球坐標(biāo)系四瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系和協(xié)議天球坐標(biāo)系 了解了解一根本概念 天球 天軸與天極 天球赤道面 天球子午面圈 黃道 黃赤交角 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)轉(zhuǎn)時(shí)，黃道與天球赤道的交點(diǎn)地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的大圓。即當(dāng)?shù)厍蚶@太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，地球上的觀測(cè)者所見(jiàn)到的，太陽(yáng)在天球上運(yùn)動(dòng)的軌跡是指以地球質(zhì)心M為中心，半徑r為恣意長(zhǎng)度的一個(gè)假象的球體地球自轉(zhuǎn)軸的延伸直線為天軸；天軸與天球的交點(diǎn)Pn和Ps稱(chēng)為天極經(jīng)過(guò)地

5、球質(zhì)心M與天軸垂直的平面包含天軸并經(jīng)過(guò)地球上任一點(diǎn)的平面黃道面與赤道面的夾角經(jīng)過(guò)天球中心，且垂直于黃道面的直線與天球的交點(diǎn)二天球坐標(biāo)系的定義 天球空間直角坐標(biāo)系天球空間直角坐標(biāo)系 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)系和天球球面坐標(biāo)系天球空間直角坐標(biāo)系和天球球面坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 公式公式2 21 12 22 2假設(shè)地球?yàn)榫|(zhì)的球體，且沒(méi)有其它天體攝動(dòng)力的影響；即假定地球的自轉(zhuǎn)軸，在空間的方向是固定的，春分點(diǎn)在天球上的位置堅(jiān)持不變。1. 天球空間直角坐標(biāo)系 p系統(tǒng)定義p坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心MpZ軸指向天球北極px軸指向春分點(diǎn)py軸垂直于xMz平面，與x軸和z軸構(gòu)成右手

6、坐標(biāo)系統(tǒng)XYZp 點(diǎn)的坐標(biāo)表示p X，Y，Z2. 天球球面坐標(biāo)系 p系統(tǒng)定義p坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心p向徑長(zhǎng)度rp赤經(jīng)p赤緯p點(diǎn)的坐標(biāo)表示pr， 三歲差和章動(dòng)p實(shí)踐上地球自轉(zhuǎn)軸在空間的方向是變化的，由此導(dǎo)致：p北天極在天球上繞北黃極依順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)p春分點(diǎn)在黃道上產(chǎn)生緩慢的西移p北天極在天球上的這種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，通常分解為兩種規(guī)律的運(yùn)動(dòng)：p歲差p章動(dòng) p歲差和章動(dòng)的影響歲差 假設(shè)月球的引力及其運(yùn)轉(zhuǎn)軌道是固定不變的，同時(shí)忽略其它天體引力的微小影響。那么在日月引力的影響下，使北天極繞北黃極以順時(shí)針的方向緩慢地旋轉(zhuǎn)，在天球上北天極的運(yùn)動(dòng)軌跡，近似地構(gòu)成一個(gè)以北黃極為中心，以黃赤交角為半徑的小圓，這種景象稱(chēng)

7、為歲差。歲差瞬時(shí)平北天極簡(jiǎn)稱(chēng)平北天極瞬時(shí)平北天極簡(jiǎn)稱(chēng)平北天極按照歲差的變化規(guī)律在天球上運(yùn)動(dòng)的北天按照歲差的變化規(guī)律在天球上運(yùn)動(dòng)的北天極極瞬時(shí)天球平赤道和瞬時(shí)平春分點(diǎn)瞬時(shí)天球平赤道和瞬時(shí)平春分點(diǎn)與平北天極相應(yīng)的天球赤道和春分點(diǎn)與平北天極相應(yīng)的天球赤道和春分點(diǎn)瞬時(shí)北天極或真北天極瞬時(shí)北天極或真北天極觀測(cè)時(shí)的北天極觀測(cè)時(shí)的北天極瞬時(shí)天球赤道和瞬時(shí)春分點(diǎn)或稱(chēng)真天球瞬時(shí)天球赤道和瞬時(shí)春分點(diǎn)或稱(chēng)真天球赤道和真春分點(diǎn)赤道和真春分點(diǎn)與瞬時(shí)北天極相應(yīng)的天球赤道和春分點(diǎn)與瞬時(shí)北天極相應(yīng)的天球赤道和春分點(diǎn)章動(dòng) 在日月引力等要素的影響下，瞬時(shí)北天極繞瞬時(shí)平北天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，大致成橢圓形軌跡，其長(zhǎng)半徑約為9.2秒，周期約

8、為18.6年。這種景象稱(chēng)為章動(dòng)歲差和章動(dòng)的影響 實(shí)踐上，在歲差和章動(dòng)的共同影響下，瞬時(shí)北天極繞北黃極旋轉(zhuǎn)的軌跡：順時(shí)針、波浪式地旋轉(zhuǎn)。 四瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系和協(xié)議天球坐標(biāo)系1、瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系真天球坐標(biāo)系 2、協(xié)議天球坐標(biāo)系 3、瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系和協(xié)議天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換1、瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系真天球坐標(biāo)系 p 原點(diǎn)位于地球質(zhì)心p z軸指向瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸瞬時(shí)北天極p x軸指向瞬時(shí)春分點(diǎn)p y軸按構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向“以瞬時(shí)北天極和瞬時(shí)春分點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)建立的天球坐標(biāo)系在歲差和章動(dòng)的影響下，瞬時(shí)天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸指向，在不時(shí)地變化，為非慣性坐標(biāo)系統(tǒng)。2、協(xié)議天球坐標(biāo)系 p歷元平天球坐標(biāo)系：歷元平天球坐標(biāo)系：

9、p選擇某一歷元時(shí)辰選擇某一歷元時(shí)辰t t，以此霎時(shí)的地球自轉(zhuǎn)軸和，以此霎時(shí)的地球自轉(zhuǎn)軸和春分點(diǎn)方向分別扣除此霎時(shí)的章動(dòng)值作為春分點(diǎn)方向分別扣除此霎時(shí)的章動(dòng)值作為z z軸和軸和x x軸的指向，軸的指向，y y軸按構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向，坐標(biāo)軸按構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向，坐標(biāo)系原點(diǎn)仍取地球質(zhì)心。系原點(diǎn)仍取地球質(zhì)心。p協(xié)議天球坐標(biāo)系：以規(guī)范歷元協(xié)議天球坐標(biāo)系：以規(guī)范歷元t0t0J2000.0J2000.0所所定義的平天球坐標(biāo)系。定義的平天球坐標(biāo)系。 3、瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系和協(xié)議天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 p可經(jīng)過(guò)歲差和章動(dòng)旋轉(zhuǎn)變換來(lái)實(shí)現(xiàn)p參考公式211、212 二、地球坐標(biāo)系 一定義地心空間直角坐標(biāo)系地心大地坐標(biāo)系地

10、心空間直角坐標(biāo)系和地心大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換二地極挪動(dòng)了解三瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系和協(xié)議地球坐標(biāo)系了解1. 地心空間直角坐標(biāo)系p 坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心p Z軸p X軸p Y軸2. 地心大地坐標(biāo)系 p大地經(jīng)度Lp大地緯度Bp大地高H二地極挪動(dòng) 1 1、概念、概念地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)地球體的位置是變化的，地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)地球體的位置是變化的，從而地極點(diǎn)在地球外表上的位置，也是隨從而地極點(diǎn)在地球外表上的位置，也是隨時(shí)間而變化的。時(shí)間而變化的。2 2、瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸、瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸“觀測(cè)霎時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸的位置觀測(cè)霎時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸的位置3 3、瞬時(shí)極、瞬時(shí)極“和瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)應(yīng)的極點(diǎn)和瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)應(yīng)的極點(diǎn)三瞬時(shí)極

11、地球坐標(biāo)系和協(xié)議地球坐標(biāo)系 1、瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系2、協(xié)議地球坐標(biāo)系3、協(xié)議地球坐標(biāo)系與瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換1、瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系p 原點(diǎn)位于地球質(zhì)心p z軸指向瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸方向p x軸指向瞬時(shí)赤道面和包含瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸與平均天文臺(tái)赤道參考點(diǎn)的子午面之交點(diǎn)p y軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向由于極移的影響，瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系是隨時(shí)間而變化的，不便于描畫(huà)地球上點(diǎn)的位置。2、協(xié)議地球坐標(biāo)系p國(guó)際協(xié)議原點(diǎn)國(guó)際協(xié)議原點(diǎn)CIOCIOp Conventional International Conventional International OriginOriginp以以1900.001900.001905.0

12、01905.00年地球自轉(zhuǎn)軸瞬時(shí)年地球自轉(zhuǎn)軸瞬時(shí)位置的平均位置作為地球的固定極，稱(chēng)為位置的平均位置作為地球的固定極，稱(chēng)為CIOCIO。p協(xié)議地極協(xié)議地極CTPCTPpConventional Terrestrial PoleConventional Terrestrial Polep協(xié)議赤道面或平赤道面協(xié)議赤道面或平赤道面2、協(xié)議地球坐標(biāo)系p 定義定義CTSCTSConventional Terrestrial Conventional Terrestrial SystemSystemp 原點(diǎn)位于地球質(zhì)心原點(diǎn)位于地球質(zhì)心p z z軸指向軸指向CIOCIOp x x軸指向協(xié)議地球赤道面和包含軸指

13、向協(xié)議地球赤道面和包含CIOCIO與與平均天文臺(tái)赤道參考點(diǎn)的子午面之交平均天文臺(tái)赤道參考點(diǎn)的子午面之交點(diǎn)點(diǎn)p y y軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向。軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向。3、協(xié)議地球坐標(biāo)系與瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換二者存在旋轉(zhuǎn)關(guān)系： etpxpyemzyxyRxRzyx 213為瞬時(shí)地極相對(duì)于CIO的坐標(biāo)。 ),(ppyx三、天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 一瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系與瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 如圖：二者只是x軸的指向不同ctGzetzyxRzyx)(210 t時(shí)辰的瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系t時(shí)辰的瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)格林尼治平子午面的真春分點(diǎn)時(shí)角三、天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換協(xié)議天

14、球坐標(biāo)系 瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系協(xié)議地球坐標(biāo)系211212210213二協(xié)議天球坐標(biāo)系與協(xié)議地球坐標(biāo)系的坐標(biāo)二協(xié)議天球坐標(biāo)系與協(xié)議地球坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換瞬時(shí)天球坐標(biāo)系與瞬時(shí)地球坐標(biāo)系的關(guān)系圖四、站心地平坐標(biāo)系 一定義一定義1 1、站心左手地平直角坐標(biāo)系、站心左手地平直角坐標(biāo)系P1-xyzP1-xyz2 2、站心地平極坐標(biāo)系、站心地平極坐標(biāo)系P1P1rAhrAh二站心地平極坐標(biāo)系與站心地平直角坐二站心地平極坐標(biāo)系與站心地平直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換三站心左手地平直角坐標(biāo)系與地心三站心左手地平直角坐標(biāo)系與地心空間直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換空間直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換重點(diǎn) 1、站心左手地平

15、直角坐標(biāo)系P1-xyzp測(cè)站P1為原點(diǎn)pP1點(diǎn)的法線為z軸 指向天頂為正p子午線方向?yàn)閤軸 向北為正py軸與x、z軸垂直向東為正，構(gòu)成左手坐標(biāo)系 2、站心地平極坐標(biāo)系P1rAh類(lèi)似于球面坐標(biāo)系以測(cè)站P1為原點(diǎn)衛(wèi)星s至P1的間隔 r 衛(wèi)星的方位角A衛(wèi)星的高度角h二站心地平極坐標(biāo)系與站心地平直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換 sinhcoshsincoshcosrzAryArx(2-8)arctan()arctan(22222yxzhxyAzyxr(2-9)三站心左手地平直角坐標(biāo)系與地心空間直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換 站心地平直角坐標(biāo)系站心地平直角坐標(biāo)系站心赤道直角坐標(biāo)系站心赤道直角坐標(biāo)系地心空間直角坐標(biāo)系地心空間直

16、角坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)變換26平移變換25三站心左手地平直角坐標(biāo)系與地心空間直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換BHeNLBHLBHzyxBBLBLLBLBLLZYXsin)1 (sincos)N(coscos)N(sin0cossincoscossinsincoscossincossinB2地平地心旋轉(zhuǎn)矩陣 平移矩陣 27旋轉(zhuǎn)變換 地平地平站赤zyxBBLBLLBLBLLzyxPBRLRZYXyyzsin0cossincoscossinsincoscossincossinB90180旋轉(zhuǎn)矩陣26平移變換站赤站赤地心地心ZYXBHeNLBHLBHZYXZYXZYXPPPsin)1 (sincos)N(coscos)N(

17、2111平移矩陣P1地心坐標(biāo) 25五、坐標(biāo)系的兩種定義方式 實(shí)際定義實(shí)際定義先選定一個(gè)尺度單位普通采用規(guī)范米，先選定一個(gè)尺度單位普通采用規(guī)范米，然后定義坐標(biāo)原點(diǎn)的位置和坐標(biāo)軸的指向。然后定義坐標(biāo)原點(diǎn)的位置和坐標(biāo)軸的指向。 協(xié)定坐標(biāo)系協(xié)定坐標(biāo)系在實(shí)踐運(yùn)用中，由一系列測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)值所在實(shí)踐運(yùn)用中，由一系列測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)值所定義的坐標(biāo)系稱(chēng)為協(xié)定坐標(biāo)系。定義的坐標(biāo)系稱(chēng)為協(xié)定坐標(biāo)系。例如：例如：GPSGPS衛(wèi)星的坐標(biāo)就是屬于衛(wèi)星的坐標(biāo)就是屬于GPSGPS跟蹤站及跟蹤站及其坐標(biāo)值所定義的協(xié)定坐標(biāo)系。其坐標(biāo)值所定義的協(xié)定坐標(biāo)系。2.2 WGS2.2 WGS8484坐標(biāo)系和我國(guó)大地坐標(biāo)系坐標(biāo)系和我國(guó)大地坐標(biāo)系一

18、、WGS-84世界大地坐標(biāo)系 二、國(guó)家大地坐標(biāo)系1、1954年北京坐標(biāo)系參心坐標(biāo)系2、1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系參心坐標(biāo)系3、2000國(guó)家大地坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系三、ITRF參考框架簡(jiǎn)介一、WGS-84世界大地坐標(biāo)系p 幾何定義幾何定義p坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)pZ Z軸軸pX X軸軸pY Y軸軸p WGS-84 WGS-84橢球橢球p采用國(guó)際大地丈量和采用國(guó)際大地丈量和地球物理結(jié)合會(huì)地球物理結(jié)合會(huì)IUGGIUGG第第1717屆大會(huì)大地丈量屆大會(huì)大地丈量常數(shù)的引薦值常數(shù)的引薦值World Geodical System-84一、 WGS-84世界大地坐標(biāo)系p協(xié)議地球坐標(biāo)系CTSp地心地固系ECEFEarth

19、 Centered Earth Fixedp由分布于全球的一系列GPS跟蹤站的坐標(biāo)來(lái)詳細(xì)表達(dá)的。pWGS-84G730pWGS-84G873pWGS-84G1150：與ITRF2000的站坐標(biāo)之差約為1cm 三、ITRF參考框架簡(jiǎn)介 pITRFITRFInternational Terrestrial International Terrestrial Reference FrameReference Frame是由國(guó)際地球自轉(zhuǎn)效力是由國(guó)際地球自轉(zhuǎn)效力IERSIERSInternational Earth Rotation International Earth Rotation Servic

20、eService提供的國(guó)際地球參考框架，由空提供的國(guó)際地球參考框架，由空間大地丈量觀測(cè)站的坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)速度來(lái)定義間大地丈量觀測(cè)站的坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)速度來(lái)定義的。的。pITRFITRF框架本質(zhì)上也是一種地心地固坐標(biāo)系框架本質(zhì)上也是一種地心地固坐標(biāo)系ECEFECEFEarth Centered Earth FixedEarth Centered Earth Fixed，其，其原點(diǎn)在地球體系含海洋和大氣圈的質(zhì)心，原點(diǎn)在地球體系含海洋和大氣圈的質(zhì)心，以以WGS-84WGS-84橢球?yàn)閰⒖紮E球。橢球?yàn)閰⒖紮E球。2.3 坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換p參心大地坐標(biāo)系與地心大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換p重點(diǎn)處置：WGS84地心坐標(biāo)與國(guó)

21、家參心坐標(biāo)p不同參心大地坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換p大地坐標(biāo)與高斯平面坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換WGS84地心坐標(biāo)與國(guó)家參心坐標(biāo)空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換p 7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)p3平移參數(shù)3旋轉(zhuǎn)參數(shù)1尺度變化參數(shù)p 轉(zhuǎn)換參數(shù)普通是利用公共點(diǎn)的兩套坐標(biāo)值經(jīng)過(guò)一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)展計(jì)算。p 當(dāng)重合點(diǎn)數(shù)為三個(gè)以上時(shí)，通?？梢圆捎貌紶査_模型進(jìn)展轉(zhuǎn)換：p 方法一p方法二一方法一 設(shè) 和 分別為地面網(wǎng)點(diǎn)的參心坐標(biāo)列向量和GPS網(wǎng)點(diǎn)的地心坐標(biāo)列向量。由布爾薩模型可知： DiXGiXGixyzDiXRRRkXX)()()()1 (220 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的7 7參數(shù)為：參數(shù)為： TzyxX),(TzyxkzyxR),(尺度變化參數(shù)平移參

22、數(shù)旋轉(zhuǎn)參數(shù)矩陣一方法一當(dāng) 為微小量時(shí)，忽略其間的互乘項(xiàng)，且 簡(jiǎn)化模型為：GiGiGixyxzyzGiGiGiDiDiDizyxzyxkzyxzyx000)1 (221 010000100001GiGiGiGiGiGiGiGiGiixyzxzyyzxC令式221用向量表示為： RCXXiGiDi222 sin, 1coszyx、k一方法一 根據(jù)模型222，利用重合點(diǎn)的兩套坐標(biāo)值，可平差計(jì)算出轉(zhuǎn)換參數(shù)：)()(1GiDiTTXXCCCCR 求得轉(zhuǎn)換參數(shù)R后，再利用模型222進(jìn)展各點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。 留意：假設(shè)忽略一些轉(zhuǎn)換參數(shù)，那么還有3參數(shù)法、4參數(shù)法等。二方法二【利用基線向量求轉(zhuǎn)換參數(shù)】【利用基線向

23、量求轉(zhuǎn)換參數(shù)】選定一個(gè)公共點(diǎn)選定一個(gè)公共點(diǎn)D0D0為基準(zhǔn)點(diǎn)，然后求解其它各公為基準(zhǔn)點(diǎn)，然后求解其它各公共點(diǎn)共點(diǎn)DiDi相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的基線向量坐標(biāo)差相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的基線向量坐標(biāo)差)()()()1 ()(00GGixyzDDiXXRRRkXX224 00)()()()1 (GxyzDXRRRkXX223 GixyzDiXRRRkXX)()()()1 (220 同理可求出4參數(shù)。2.4 時(shí)間系統(tǒng)一、時(shí)間系統(tǒng)的定義要素：1原點(diǎn)2時(shí)間尺度時(shí)間單位二、周期運(yùn)動(dòng)的選用與時(shí)間系統(tǒng)的開(kāi)展三、常用的時(shí)間系統(tǒng)二、周期運(yùn)動(dòng)的選用與時(shí)間系統(tǒng)的開(kāi)展 地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)的世界時(shí)系統(tǒng)地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)的世界時(shí)系統(tǒng) 察看地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

24、時(shí)，所選空間參考點(diǎn)不察看地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所選空間參考點(diǎn)不同：同： 1 1恒星時(shí)恒星時(shí) 2 2太陽(yáng)時(shí)、平太陽(yáng)時(shí)太陽(yáng)時(shí)、平太陽(yáng)時(shí) 3 3世界時(shí)世界時(shí) 以物質(zhì)內(nèi)部原子運(yùn)動(dòng)為根底的原子時(shí)系統(tǒng)以物質(zhì)內(nèi)部原子運(yùn)動(dòng)為根底的原子時(shí)系統(tǒng) 協(xié)調(diào)世界時(shí)協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC UTC GPSGPS公用時(shí)間系統(tǒng)公用時(shí)間系統(tǒng)GPSGPS時(shí)時(shí)三、常用的時(shí)間系統(tǒng)恒星時(shí) STSidereal Time 平太陽(yáng)時(shí) MTMean Solar Time 世界時(shí) UTUniversal Time 原子時(shí) ATAtomic Time 諧調(diào)世界時(shí) UTCCoodinated Universal TimeGPS時(shí) GPST 1. 恒星時(shí)STSid

25、ereal Time 1 1定義定義以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所定義的時(shí)間系統(tǒng)為恒星時(shí)系統(tǒng)。動(dòng)所定義的時(shí)間系統(tǒng)為恒星時(shí)系統(tǒng)。時(shí)間尺度：春分點(diǎn)延續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午時(shí)間尺度：春分點(diǎn)延續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午圈的時(shí)間間隔為一恒星日，一恒星日分為圈的時(shí)間間隔為一恒星日，一恒星日分為2424個(gè)恒星時(shí)。個(gè)恒星時(shí)。起算原點(diǎn)：春分點(diǎn)經(jīng)過(guò)本地上子午圈的時(shí)起算原點(diǎn)：春分點(diǎn)經(jīng)過(guò)本地上子午圈的時(shí)辰。辰。1. 恒星時(shí)ST2特點(diǎn)恒星時(shí)具有地方性，同一霎時(shí)對(duì)不同測(cè)站的恒星時(shí)是不同的，所以恒星時(shí)也稱(chēng)為地方恒星時(shí)。 對(duì)于同一歷元時(shí)辰，有真春分點(diǎn)和平春分點(diǎn)之分。因此恒星時(shí)就有真恒星時(shí)和平

26、恒星時(shí)2. 平太陽(yáng)時(shí)MTMean Solar Time 太陽(yáng)時(shí) Solar Time以太陽(yáng)為參考點(diǎn)，由太陽(yáng)的周日視運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)定地球的自轉(zhuǎn)周期并建立的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。 真太陽(yáng)時(shí)真時(shí)以真太陽(yáng)視面中心為參考點(diǎn)，由太陽(yáng)的周日視運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)定地球的自轉(zhuǎn)周期并建立的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。 真太陽(yáng)日、真太陽(yáng)時(shí) 地方真時(shí) 真太陽(yáng)時(shí)的不均勻性2. 平太陽(yáng)時(shí)MTMean Solar Time1平太陽(yáng) 假設(shè)以真太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)的平均速度在天球赤道上作周年視運(yùn)動(dòng)的一個(gè)參考點(diǎn)，其周期與真太陽(yáng)一致。2平太陽(yáng)時(shí) 以平太陽(yáng)為參考點(diǎn)，由平太陽(yáng)的周日視運(yùn)動(dòng)所定義的時(shí)間系統(tǒng)。時(shí)間尺度：平太陽(yáng)延續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午圈的時(shí)間間隔為一平太陽(yáng)日，一平太陽(yáng)日分為

27、24平太陽(yáng)時(shí)。起算原點(diǎn)：平太陽(yáng)經(jīng)過(guò)本地子午圈時(shí)辰。3地方平太陽(yáng)時(shí)3. 世界時(shí)UTUniversal Time 1定義： 以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽(yáng)時(shí)。2世界時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)的區(qū)別尺度一樣；起算點(diǎn)不同。3世界時(shí)系統(tǒng)的缺陷世界時(shí)系統(tǒng)是以地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為根底的；嚴(yán)厲來(lái)講，地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是不穩(wěn)定的。世界時(shí)續(xù)4世界時(shí)系統(tǒng)的開(kāi)展世界時(shí)UT1： 在世界時(shí)UT中引入極移矯正世界時(shí)UT2在UT1中再次引入地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)性矯正闡明：世界時(shí)UT2雖然經(jīng)過(guò)上述矯正，但仍含有地球自轉(zhuǎn)速度的長(zhǎng)期變化和不規(guī)那么變化影響，所以，世界時(shí)不是一個(gè)嚴(yán)厲均勻的時(shí)間系統(tǒng)。1976年以后，為原子時(shí)所取代。 關(guān)于地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定性

28、 由于極移景象，使得地球自轉(zhuǎn)軸在地球內(nèi)部的位置并不是固定的； 地球的自轉(zhuǎn)速度也不均勻，地球自轉(zhuǎn)周期存在著季節(jié)變化、長(zhǎng)期變化及其他不規(guī)那么變化，情況甚為復(fù)雜 4.原子時(shí)ATIAtomic Time 1定義時(shí)間尺度：原子時(shí)秒長(zhǎng)被定義為銫原子Cs133基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間躍遷輻射振蕩9192631170周所繼續(xù)的時(shí)間。起算原點(diǎn)：按國(guó)際協(xié)定取為1958年1月1日0時(shí)0秒U(xiǎn)T2事后發(fā)如今這一霎時(shí)ATI與UT2相差0.0039秒。4. 原子時(shí)2原子鐘 原子時(shí)是經(jīng)過(guò)原子鐘來(lái)授時(shí)的；原子鐘振蕩器頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，決議了原子時(shí)的精度；銣原子鐘、銫原子鐘、氫原子鐘3國(guó)際原子時(shí)IATInternational Atomic Time許多國(guó)家建立了各自的地方原子時(shí)系統(tǒng)，國(guó)際上大約有100多座原子鐘，經(jīng)過(guò)相互比對(duì)，并經(jīng)數(shù)據(jù)處置推算出的一致原子時(shí)系統(tǒng)。5.協(xié)調(diào)世界時(shí)UTCCoodi