演示文稿2坐标系统与时间系统

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1、21.12.241 第二章 坐标系统和时间系统21.12.242概 述测量的基本任务就是确定物体在空间中的位置、姿态及其运动轨迹。而对这些特征的描述都是建立在某一个特定的空间框架和时间框架之上的。所谓空间框架就是我们常说的坐标系统，而时间框架就是我们常说的时间系统。 21.12.2431地球的形状21.12.244一 地球的自然表面 l 地球的自然表面（简称为地面），是地球的陆地和海洋相对于大气的分界面，是高低不平和变化异常的似椭球面。它的最高处珠穆朗玛峰距离平均海水面8844.43m，它的最低处马里亚纳海沟低于平均海水面11034m，高低相差近20Km。如此起伏异常的地面，就是GPS卫星导航

2、定位的作业面。21.12.245二 大地水准面 l 地面，虽起伏异常，高低相差甚大，但相对6371Km的地球平均半径而言，其比值亦不过1/318.9。因此，人们设想用占地面70.9%的海水面表述地球形体。l 水准面、水平面、大地水准面21.12.246二 大地水准面 l 陈永龄院士1958年将其定义为：“假定海洋的水体处在完全静止和平衡的状态，没有潮汐风浪等影响，海洋的表面以及由它延长到大陆的下面，并到处保持着与垂线方向相交成直角这一特征的整个成闭合形状的面，就是大地水准面” 。21.12.247二 大地水准面 l 大地水准面所包围的地球形体，称为大地体大地体，是唯一确定的地球形状和大小。实际

3、上因地球内部质量分布的不均匀性等原因，导致大地体也是一个凹凸不平的似球体。例如，在东经80和北纬5 处，凹陷106m，在东经150和北纬5 处，大地体却隆起80m。因此，大地水准面仍不能作为GPS卫星导航定位的数据处理的计算基准面。21.12.248三 参考椭球体 l 经过长期的理论研究和实践表明，当一个通过南北极的子午椭圆绕地球南北两极旋转一周而形成一个旋转椭球体，用其椭球面代替大地水准面，是一个理想的计算基准面，亦即，用两极稍扁的旋转椭球体旋转椭球体取代大地体。21.12.249三 参考椭球体 l 一个与大地体符合最好的最为接近地球形状和大小的旋转椭球，称为参考椭球体。21.12.2410

4、三 参考椭球体 l 其具体条件是：参考椭球体的体积等于大地体的体积，且其表面与大地水准面之间的差距之平方和为最小。参考椭球体的总质量等于地球的总质量，且其椭球中心与地球重心相重合，椭球赤道平面亦与地球赤道一致。参考椭球体的旋转角速度等于地球的旋转角速度。21.12.2411四 投影 l 前面已经讲过，椭球面是处理测量计算问题的基准面，并通过地面观测元素归算到椭球面，解决了地面同椭球面这对矛盾，从而测量数据完全有可能在椭球面上进行计算了。21.12.2412四 投影 l 然而实践证明，在椭球面上进行各种计算并不简单，甚至可以说是相当复杂和繁琐的，对于国民经济建设中的应用十分的不适应。因此，为了便

5、于测量计算和生产实践，我们还需要将椭球面上的元素化算到平面上，并在平面直角坐标系中采用大家熟知的简单公式计算平面坐标。21.12.2413四 投影 l 这样，椭球面和平面两者又构成了一对矛盾，这对矛盾的解决就是研究椭球面上的元素向平面转化的问题，通常称为地图投影，简称为投影。我国当前采用的是高斯克吕格投影，简称高斯投影。21.12.24142坐标系统的类型21.12.2415坐标系统的类型l 在宇宙中，地球有两种不同的运转方式，就是围绕地球旋转轴的自转和围绕太阳的公转。同理就有两种不同的坐标系统：空固坐标系：与地球自转无关、在空间固定的坐标系统地固坐标系：与地球体相固连的坐标系统21.12.2

6、416坐标系统的类型空固坐标系天球坐标系 岁差与章动地固坐标系地球坐标系 地极的移动协议天球坐标系协议天球坐标系协议地球坐标系协议地球坐标系21.12.2417坐标系统的类型l 1. 空固坐标系，对于描述卫星的运行位置和状态极其方便。 GPS卫星 围绕地球质心旋转 空间位置与地球自转无关 天球坐标系 描述人造地球卫星的位置21.12.2418坐标系统的类型l 2. 地固坐标系，对表达地面观测站的位置和处理GPS观测数据非常方便。观测站 固定在地球表面 空间位置随地球自转而运动 地球坐标系 描述地面观测站的位置21.12.24193天球坐标系21.12.2420一天球上的点和圈 l 天球天球（c

7、elestial sphere ）：天文学中为便于研究天体的位置和运动而引进的假想圆球面。天球中心视问题不同而任意选取，如观测者、地心或日心等；天球的半径为任意长，可以当作数学上的无穷大。通过天球中心与天体的连线（如观测者的视线）把天体投影到天球面上，该点就是天体在天球上的位置。天球可有助于把天体方向之间的相互关系化为球面上点与点之间的大圆弧段。通过在天球上建立参考坐标系并应用球面三角学的方法易于对这些关系进行研究。21.12.2421一天球上的点和圈 l 天极天极：地球自转的中心轴线简称地轴，将其延伸就是天轴天轴，天轴与天球的交点称为天极，Pn在北称作北天极，Ps在南称作南天极。21.12.

8、2422一天球上的点和圈 天球天球赤道赤道：通过地球质心M与天轴垂直的平面称为天球赤道面天球赤道面，天球赤道面与天球相交的大圆就称为天球赤道天球赤道。21.12.2423一天球上的点和圈 l 天球子午圈天球子午圈：包含天轴并通过地球上任一点的平面称为天球子午面天球子午面，天球子午面与天球相交的大圆称为天球子午圈天球子午圈。21.12.2424一天球上的点和圈 l 时圈时圈：通过天轴的平面与天球相交的半个大圆称为时圈时圈。21.12.2425一天球上的点和圈 l 黄道黄道：地球绕太阳公转的轨道平面称为黄道面黄道面，它与天球相交的大圆称为黄道。它就是当地球绕太阳公转时，观测者所看到的太阳在天球上运

9、动的轨迹。21.12.2426一天球上的点和圈 l 黄赤交角黄赤交角：天球赤道面与黄道面的交角约为23.5，称为黄赤交角。21.12.2427一天球上的点和圈 l 黄极黄极：过天球中心垂直于黄道面的直线与天球的交点称为黄极黄极，n在北称为北黄极，s在南称为南黄极。21.12.2428一天球上的点和圈 l 春分点春分点：当太阳在黄道上从南半球向北半球运行时，天球赤道与黄道的交点称为春分点春分点。l 在天文学和卫星大地测量学中，建立参考系的重要基准点和基准面是春分点春分点和天球赤道面天球赤道面。21.12.2429天球天球黄极黄极天极天极黄道黄道赤道赤道春分春分秋分秋分21.12.2430二天球坐

10、标系的建立 l 已如前述，地面点位置是在地球坐标系内表示的，而GPS卫星的位置则在天球坐标系内表示更为方便。因此GPS定位需要把卫星与地面点的几何位置统一在一个坐标系内，所以天球坐标系的选择应该尽量便于在两种坐标系之间的相互变换。 21.12.2431二天球坐标系的建立 l 如果两个坐标系的原点均取地球质心，且使两个坐标系的z轴重合，取为瞬时地球自转轴，此时所定义的天球坐标系与地心直角坐标系具有最简便的变换关系。 21.12.2432二天球坐标系的建立 l按上述思路定义天球坐标系，可以分为两种形式：天球空间直角坐标系：原点位于地球质心M，z轴指向天球北极Pn，x轴指向春分点，轴与z、x轴构成右

11、手坐标系。21.12.2433天球空间直角坐标系天球空间直角坐标系 黄极黄极天极天极黄道黄道赤道赤道春分春分XYZX（春分点）（春分点）Z（北天极）（北天极）YO21.12.2434二天球坐标系的建立 天球球面坐标系：原点位于地球质心M，赤经为过春分点的天球子午面与过天体s的天球子午面之间的夹角，赤纬为原点M和天体s的连线与天球赤道面之间的夹角，向径长度r为原点M至天体s之间的距离。各坐标值以箭头所指方向为正。21.12.2435sincossincoscosrZrYrX2. 2. 天球球面坐标系天球球面坐标系 球面坐标与直角坐标球面坐标与直角坐标的转换的转换 X（春分点）（春分点）Z（北天极

12、）（北天极）YOPrYXZ21.12.24362211222YXZtgXYtgZYXr21.12.24373. 3. 岁差和章动岁差和章动岁差：地球在绕太阳运岁差：地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢地移动，向在天球上缓慢地移动，春分点在黄道上随之缓春分点在黄道上随之缓慢移动，这种现象称为慢移动，这种现象称为岁差。岁差。黄极黄极天极天极黄道黄道赤道赤道春分春分秋分秋分21.12.2438l 地球自转轴在空间的方向变化，主要是由日月引力共同作用的结果，其中又以月球的影响最大，太阳引力产生的影响仅为月球的0.46倍。l 岁差现象的存在，使北天极的轨迹近似于以北黄极n

13、为中心的一个小圆，北天极以顺时针方向每年西移约50.371，周期大约为25800年。这种缓慢移动的北天极，称为瞬时平北天极（简称平北天极），与之相应的天球赤道和春分点，称之为瞬时天球平赤道和瞬时平春分点（简称天球平赤道和平春分点）。21.12.2439岁差和章动l 章动 除岁差现象之外，还存在另外一种现象。它是在太阳和其它行星引力的影响下，月球绕地球的运行轨道以及月球与地球之间的距离都在不断发生变化。所以，北天极在天球上绕北黄极旋转的轨迹，实际上要复杂的多。21.12.2440l 如果将观测时的北天极称为瞬时北天极，与之相应的天球赤道和春分点称为瞬时天球赤道和瞬时春分点，在日月引力等因素的影响

14、下，瞬时北天极将绕平北天极顺时针转动，其轨迹大致为椭圆形，这种现象称为章动章动，周期约为18.6年。 21.12.2441黄极黄极天极天极黄道黄道赤道赤道春分春分秋分秋分为了描述北天极在天球上的运动，通常均把这种复杂的运动分解为两种规律的运动，首先是平北天极绕北黄极的运动，这就是岁差；其次是瞬时北天极绕平北天极顺时针的转动，即章动。21.12.2442三.协议天球坐标系的建立 l 由于岁差和章动的影响，天球坐标系的坐标轴方向在不断地旋转变化，为此我们只能选择某一标准时刻的瞬时地球自转轴和地心至瞬时春分点的方向，经该时刻的岁差和章动改正后，作为z轴和x轴的方向，并称它们为协议天球坐标系。 21.

15、12.2443三.协议天球坐标系的建立l 国际大地测量协会和国际天文学联合会决定，从1984年1月1日后启用的协议天球坐标系是：原点仍为地球质心，z轴指向2000年1月15日质心力学时为标准历元（标以J2000.0）的瞬时地球自转轴方向，x轴指向该标准历元的地心至瞬时春分点方向，y轴与x轴和z轴构成右手坐标系。卫星的星历就是在该坐标系统中表示的。 21.12.2444三.协议天球坐标系的建立l 实用中是将卫星在上述协议天球坐标系中的坐标，分别顾及岁差和章动的影响，转换成实际观测历元的瞬时天球坐标系的坐标，以取得卫星与测站点相关位置在时间系统上的一致。当然，此种转换工作无须观测人员逐一计算，由计

16、算机自动完成。 21.12.24454地球坐标系21.12.2446一 地球坐标系统的类型l地球坐标系统又可进一步分为：参心坐标系统地心坐标系统 21.12.2447二 地球坐标系l由于天球坐标系与地球自转无关，因此，地球上任一固定点在天球坐标系中的坐标，将随地球的自转而变化，显然这在实用上很不方便。21.12.2448二 地球坐标系l为了描述地面测站的位置，有必要建立与地球体相固连的坐标系，即地球坐标系。该系统也有两种表达形式：空间直角坐标系大地坐标系21.12.2449 以地球质心为坐标原点，以地球自以地球质心为坐标原点，以地球自转轴为转轴为Z Z轴，以赤道平面为基准面。轴，以赤道平面为基

17、准面。 以地球赤道平面与格林尼治子午面以地球赤道平面与格林尼治子午面（本初子午面）交线方向为（本初子午面）交线方向为X X轴正向，轴正向，用右手坐标系定出用右手坐标系定出Y Y轴正方向。轴正方向。21.12.2450Z ZN NX XY YO O格格林林尼尼治治21.12.2451Z ZX XY YO O格格林林尼尼治治P PH HN NB BL Ly yx xz zBHeNzLBHNyLBHNxsin)1 (sincos)(coscos)(2地心大地坐标系地球椭球的中心与地球的质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合，大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度L为过地面点的椭球子

18、午面与格林尼治大地子午面的夹角。大地高H为地面点沿椭球法线至椭球面的距离。21.12.2452三 地极移动与协议地球坐标系l在介绍天球坐标系时，我们所关心的主要问题是，地球自转轴在空间的指向及其变化。因为天球坐标系与地球的自转无关，所以，这时地球自转轴相对地球本身的变化与否并不重要。21.12.2453三 地极移动与协议地球坐标系l而对于与地球体固连的坐标系来说，情况就完全不同了，这时地极点是作为地球坐标系的一个重要的基准点，自然我们希望它在地球上的位置是固定的，否则地球参考系的Z轴方向将有所改变。即地球赤道面与起始子午面位置都将有所改变，从而引起地球上点的坐标变化。21.12.2454三 地

19、极移动与协议地球坐标系l极移：事实上，人们早已发现，地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，因而极点在地球表面上的位置是随时间而变化的。这种现象称为地极移动，简称极移极移。观测瞬间地球自转轴所处的位置，我们称为瞬时地球自转轴，而相应的极点称为瞬时极。21.12.2455三 地极移动与协议地球坐标系l因此，国际天文联合会和国际大地测量学协会，早在1967年便建议，采用国际上5个纬度服务站，以1900至1905年的平均纬度，所确定的平均地极位置作为基准点。平极的这个位置，是相应于上述期间地球自转轴的平均位置，通常称为国际协议原点国际协议原点（CIO）。以协议地极为基准点的地球坐标系，称为协议地球坐

20、标系。而与瞬时极相应的地球坐标系，称之为瞬时地球坐标系。21.12.2456三 地极移动与协议地球坐标系l协议地球坐标系与协议天球坐标系1.两坐标系的原点均位于地球的质心，故其原点位置相同。2.瞬时天球坐标系的Z轴与瞬时地球坐标系的Z轴指向相同。3.两瞬时坐标系x轴与X轴的指向不同，其间夹角为春分点的格林尼治恒星时。因此，两者之间可以进行转换。21.12.24575其他地球坐标系21.12.2458l地球参心坐标系 参心空间直角坐标系、参心大地坐标系l天文坐标系l站心坐标系l高斯平面直角坐标系21.12.2459一概 述 在经典大地测量中，为了处理观测成果和传算地面控制网的坐标，通常须选取一参

21、考椭球面作为基本参考面，选一参考点作为大地测量的起算点，并且利用大地原点的天文测量，来确定参考椭球面在地球内部的位置和方向。 21.12.2460一概 述 不过，由此所确定的参考椭球位置，其中心一般不会与地球质心相重合。这种原点位于地球质心附近的坐标系，通常称为地球参心坐标系，或简称参心坐标系。 21.12.2461一概 述 l 建立一个参心大地坐标系，必须解决以下问题：确定椭球的形状和大小；确定椭球中心的位置，简称定位；确定椭球中心为原点的空间直角坐标系坐标轴的方向，简称定向；确定大地原点。解决上述这些问题的过程，也就是建立参心大地坐标系的过程。21.12.2462一概 述 我国历史上出现的

22、参心大地坐标系，主要有以下三种：l1954年北京坐标系 BJZ54（原）l1980年国家大地坐标系 GDZ80l1954年新北京坐标系 BJZ54 21.12.2463二1954年北京坐标系（BJZ54（原）l 1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。 21.12.2464二1954年北京坐标系（BJZ54（原）l 建国前，我国没有统一的大地坐标系统，建国初期，在苏联专家的建议下，我国根据当时的具体情况，建立起了全国统一的1954年北京坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为：l a=6378245，

23、f=1/298.321.12.2465二1954年北京坐标系（BJZ54（原）l 遗憾的是，该椭球并未依据当时我国的天文观测资料进行重新定位，而是由前苏联西伯利亚地区的一等锁，经我国的东北地区传算过来的，该坐标系的高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差的结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的，而高程又是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。 21.12.2466二1954年北京坐标系（BJZ54（原）l 由于当时条件的限制，1954年北京坐标系存在着很多缺点，主要表现在以下几个方面：1克拉索夫斯基椭球参数同现代精确的椭球参数的差异较大，并且不包含表示地球物理特性的参数，因而

24、给理论和实际工作带来了许多不便。21.12.2467二1954年北京坐标系（BJZ54（原）2.椭球定向不十分明确，椭球的短半轴既不指向国际通用的CIO极，也不指向目前我国使用的JYD极（1968.0地极原点）。参考椭球面与我国大地水准面呈西高东低的系统性倾斜，东部高程异常达60余米，最大达67米。 21.12.2468二1954年北京坐标系（BJZ54（原）3.该坐标系统的大地点坐标是经过局部分区平差得到的，因此，全国的天文大地控制点实际上不能形成一个整体，区与区之间有较大的隙距。 但由于该坐标系确实在测绘生产中发挥了巨大的作用，至今仍在一些部门使用。21.12.2469三1980年国家大地

25、坐标系（GDZ80） l 为了进行全国天文大地网整体平差，采用新的椭球参数和进行新的定位与定向，来弥补因1954年北京坐标系存在的椭球参数不够精确、参考椭球与我国大地水准面拟合不好等缺点，所以建立我国新的大地坐标系是必要的、适时的。21.12.2470三1980年国家大地坐标系（GDZ80） l 1978年，我国决定重新对全国天文大地网施行整体平差，并且建立新的国家大地坐标系统，整体平差在新大地坐标系统中进行，这个坐标系统就是1980年西安大地坐标系统。 21.12.2471三1980年国家大地坐标系（GDZ80） l 1980年西安大地坐标系统所采用的地球椭球参数的四个几何和物理参数采用了I

26、AG 1975年的推荐值，它们是：f:1/298.2571532231410292115. 71008263. 110986005. 36378140sradJsmGMma21.12.2472三1980年国家大地坐标系（GDZ80） l 椭球的短轴平行于地球的自转轴（由地球质心指向1968.0 JYD地极原点方向），起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，椭球面同似大地水准面在我国境内符合最好，高程系统以1956年黄海平均海水面为高程起算基准。 21.12.2473四1954年新北京坐标系（BJZ54） 尽管1980年国家大地坐标系具有先进性和严密性 ，但1954年原北京坐标系毕竟在我国测绘工

27、作中潜移默化，影响深远。40年来，数十万个国家控制点都是在这个系统内完成计算的，一切测量工程和测绘成果均无例外地采用着这个系统。21.12.2474四1954年新北京坐标系（BJZ54） 为了既体现1980年国家大地坐标系的严密性，又照顾到1954年原北京坐标系的实用性，有的部门和单位想出一种两全其美的办法，于是就产生了1954年新北京坐标系。21.12.2475四1954年新北京坐标系（BJZ54） 1954年新北京坐标系的成果，就是将1980年国家大地坐标系的空间直角坐标经三个平移参数平移变换至克拉索夫斯基椭球中心，就成了新北京坐标系的成果。所以说，新北京坐标系的成果实际上就是从1980年

28、大地坐标系整体平差成果转换而来的。21.12.2476五、天文坐标系l在地心大地坐标系中，如果以大地水准面来代替其中的椭球面，则相应的坐标系统，通常称为天文坐标系。l天文经度：观测点与本初子午面间的两面角。l天文纬度（赤纬）：铅垂线与赤道平面夹角。21.12.2477六、站心坐标系l原点位于观测站T，Z轴与T点的椭球法线相重合，X轴垂直于Z轴指向椭球的短轴，而Y轴垂直于XTZ平面，构成左手坐标系。21.12.2478七、平面坐标系l高斯-克吕格平面直角坐标系21.12.2479八、2000国家大地坐标系l随着社会的进步，国民经济建设、国防建设和社会发展、科学研究等对国家大地坐标系提出了新的要求

29、，迫切需要采用原点位于地球质量中心的坐标系统（以下简称地心坐标系）作为国家大地坐标系。采用地心坐标系，有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新，测定高精度大地控制点三维坐标，并提高测图工作效率。 21.12.2480l国务院批准自2008年7月1日启用我国的地心坐标系2000国家大地坐标系，英文名称为China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写为CGCS2000。 21.12.2481l国家大地坐标系的定义包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度以及地球椭球的4个基本参数的定义。l2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；

30、 21.12.2482l2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。l采用广义相对论意义下的尺度。 21.12.2483l长半轴 a6378137ml扁率f1/298.257222101地心引力常数 GM3.9860044181014m3s-2l自转角速度 7.292l1510-5rad s-121.12.2484 6.大地测量基准及其转换1.经

31、典大地测量基准 大地测量基准：一组确定测量参考面（参考系）在地球内部的位置和方向，以及描述参考面的形状和大小的参数。国际大地测量协会1967年便推荐4个量：基本大地参数基本大地参数21.12.2485a：地球椭球长半径（m）J2：地球重力场二阶带谐系数GM：地心引力与地球质量乘积（m3s-2）：地球自转角速度（rad/s） 21.12.24861980国家坐标系采用的参数：1532231410292115. 71008263. 110986005. 36378140sradJsmGMma克拉索夫斯基椭球参数la=6378245，f=1/298.321.12.24872卫星大地测量基准WGS84

32、大地坐标系l 自60年代以来，美国国防部制图局（DMA）为建立全球统一坐标系统，利用了大量的卫星观测资料以及全球地面天文、大地和重力测量资料，先后建成了WGS60、WGS66和WGS72全球坐标系统。于1984年，经过多年修正和完善，发展了一种新的更为精确的世界大地坐标系，称之为美国国防部1984年世界大地坐标系，简称WGS84。属协议地球坐标系。21.12.2488三WGS84大地坐标系l WGS84于1985年开始使用，1986年生产出第一批相对于地心坐标系的地图、航测图和大地成果。由于GPS导航定位全面采用了WGS84，用户可以获得更高精度的地心坐标，也可以通过转换，获得较高精度的参心大

33、地坐标系坐标。l a:6378137 ml f:1/298.257223563l :7.292115*10-5l GM：398600.521.12.24897时间系统21.12.2490一概 述 l 在天文学和空间科学技术中，时间系统是精确描述天体和人造卫星运动位置，及其相互关系的重要基准，因而也是人们利用卫星进行定位的重要基准。l 在GPS卫星定位中，时间系统的重要意义表现在：21.12.2491一概 述 GPS卫星作为一个高空观测目标，其位置是不断变化的。因此在给出卫星运行位置的同时，必须给出相应的瞬间时刻。GPS定位是通过接收和处理GPS卫星发射的无线电信号，来确定用户接收机至卫星间的距

34、离，进而确定观测站的位置。因此，准确地测定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信号的传播时间。21.12.2492一概 述 由于地球的自转现象，在天球坐标系中，地球上点的位置是不断变化的。若要求赤道上一点的位置误差不超过1cm，则时间的测定误差须小于210-5秒。显然，利用GPS进行精密的导航与测量，尽可能获得高精度的时间信息，其意义至关重要。21.12.2493一概 述 l 时间具有“时间间隔”（时间段）和“时刻”两种含意。时间间隔是时间轴上的一个区间，而时刻则只是指某一点。l 时间分为恒星时、力学时、原子时。l 世界时系统分恒星时、太阳时、世界时。21.12.2494 l恒星时：以春分点为参

35、考点，由春分点的周日视运动所确定的时间。l太阳时：以太阳的周日视运动所确定的时间。21.12.2495l平太阳时:平太阳的速度等于真太阳周年视运动平均速度。平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一个平太阳日。21.12.2496l 世界时（Universal Time-UT）是以平太阳时为基准的.以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时。l 加入极移改正的世界时：UT1l 加入地球自转速度的季节性改正：UT221.12.2497原子时（AT） l 1967年国际计量委员会决定：采用位于海平面上的铯CS133原子基态的两个超精细能级，在零磁场中跃迁辐射振荡9192631770个周期的时间间隔为一原

36、子时秒（国际单位SI），以此为基准的时间系统，称为原子时（Atomic Time）。原子时秒比由地球运转所确定的秒长稳定，且精度达到10-13s。21.12.2498l原子时的原点：AT=UT2-0.0039秒l国际原子时：国际上大约有100座原子钟，通过互相比对，并经数据处理推算出统一的原子时系统。21.12.2499力学时（DT） l力学时（Dynamic Time）：天文学中，天体的星历，是根据天体动力学理论建立的运动方程而编算的，其中所采用的独立变量是时间参数T，这个数学变量T，便被定义为力学时。力学时是均匀的。21.12.24100根据所对应的参考点不同，力学时可以分成两类：l 太阳

37、系质心力学时（TDB）:相对于太阳系质心的运动方程所采用的时间参数。l 地球质心力学时（TDT）：相对于地球质心的运动方程所采用的时间参数。在GPS定位中，地球质心力学时地球质心力学时作为一种严格均匀的时间尺度和独立的变量，被用于描述卫星的运动。21.12.24101地球质心力学时l基本单位：国际制秒，与原子时尺度一致。lTDT=ITA+32.184s其中，ITA为1977年1月1日原子时0时。21.12.24102协调世界时（UTC） 世界时每年比原子时约慢一秒l 协调世界时（Coordinate Univarsal Time）：为了避免发播的原子时与世界时之间产生过大的偏差，所以，从197

38、2年便采用了一种以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种折衷的时间系统。l 闰秒：协调时与世界时相差0.9s时，在协调时中引入一秒。21.12.24103GPS时（GPST） l GPS时间系统简称为GPST（GPS Time），由主控站的原子钟控制。l 属于原子时系统：秒长与原子时相同，但与国际原子时具有不同的原点。l GPS与IAT（国际原子时）在任一瞬间均有一常量偏差：IAT-GPST=19sl GPS时与协调时规定于1980年1月6日0时相一致，其后随着时间的积累，两者之间的差别将表现为秒的整数倍。21.12.24104区时（Tn） l 1884年在美国华盛顿召开的国际会议决

39、定采用一种分区统一时刻，把全球按经度划分为24个时区，每个时区的经度差为15 ，则相邻时区的时间相差1h。这种时刻叫区时。 21.12.24105区时（Tn） l 划分的次序是，从格林尼治子午圈0起算，向东向西各取7.5，这个15的区域称为零时区，零时区的区时（T0）即为世界时。从零时区开始向西、向东各有12个时区，东12区与西12区重合。 21.12.24106区时（Tn） l 设n为区时号，则其区时Tn与世界时（零时区的区时T0）的关系为：东区 Tn = T0 n西区 Tn = T0 n我国西起东经72，东至东经135，共跨有5个时区，我国采用东8区的区时作为统一的标准时间。称作北京时间。

40、 21.12.24107l 时间的计算方法随用途的不同而有所不同。日常的计时有平年，闰年、大月、小月之分，但在一些科技领域，如天文测量和卫星大地测量中，为了使用方便不以年、月来计算，而用日来计算，这种计算方法称为儒略日儒略日（JD）记日法。 21.12.24108l 儒略日是从公元前4713年1月1日格林尼治平午正开始，连续以日累计，需用时可从中国天文年历的“儒略日”附表中查取。21.12.24109l 儒略日按日累计，年复一年，数字越积越大，对使用又带来不便，所以1973年地15届国际天文学联合会（JAU）通过了使用以1958年11月17日世界时Oh为起点的准儒略日（MJD）的决定，于是有

41、MJD=JD2400000.5日准儒略日又称为改进儒略日，儒略日与改进儒略日之差为2400000.5日。21.12.24110l 1.GPS相对于传统测量方法以及其他卫星定位技术有什么优点？l 2.GPS系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？l 3.天球坐标系是如何建立的？什么是岁差和章动？l 4.地球坐标系是如何建立的？什么是极移？l 5.为什么要建立协议天球坐标系和协议地球坐标系？两者各是如何定义的？l 6.除了地心坐标系之外，还有哪些其他常用的地球坐标系？l 7.WGS-84坐标系属于哪一种坐标系？它是如何来定义的？l 8.简述当前常用的时间系统？GPS时间系统属于哪一种？有什么特点？