平地球坐标系
地心
协议地极原点
（如1900.00~1905. 00年地球自转轴 的瞬时平均位置)
与地心和CIO连线正交之平面和 格林尼治平子午面的交线
协议地球坐 标系？？
P16
WGS-84坐标系
类型：协议地球坐标系，地心地固坐标系（ECEF）
定义:原点：地球的质心 Z轴：指向BIH1984.0定义的CTP（协议地球极）方向 X轴：指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点 Y轴：和Z,X构成右手系
地方独立坐标系 ——〉以当地子午线为中央子午线 地方参考椭 ——〉以当地平均海拔高程面为参考椭球球面？？
S S 1 S 2 R A H m H m S 2 y R m 2 2 S 0 H R A m S 2 y R m 2 2 S
为什么讨论地方参考椭球？
1、为什么GPS控制网要选择地方参考椭球 参数？而常规控制网计算时只强调投影面？
第二章 坐标系统与时间系统
OUTLINE
常规大地测量中的坐标系统
卫星大地测量中的坐标系统
GPS常用的坐标系统
坐标系统之间的转换
时间系统
Your Location
is: 36.067901o N 94.171071o W
第一节 经典大地测量中的坐标系统
常见的坐标系统 空间直角坐标系 大地坐标系 平面直角坐标系
1、复习
建立测量坐标系的基准面是什么？
参考椭球面和参心坐标系
参考椭球面
地球表面 陆地
海洋 大地水准面 参考椭球
2、参心坐标系的特点型：参心坐标系 建立：与苏联1942年普尔科沃坐标系联测 椭球：克拉索夫斯基椭球
O2 O1
问题：参考椭球面与我国大地水准面符合不好
如何确定地方参考椭球的参数？
Z
1、仅改变已知椭球的长半径 L
1）直接以投影面到椭球面距离H为 长半
径变化量
a1a aa
2）由测区平均曲率半径的变动量求长半径
O B
3）以测区卯酉圈曲率半径的变化量求长半
径变化量
X
d2、N仅h改变椭球中心位置，并不改变
定dN 向及d元a素
d3球N 、a定改a位变a和dN 长N 定半向a径及a1偏 (eh心2率s)i,n不2B改变(h椭) 1e2sin2B
P15
X P o le ( m )
10.0
1993 5.0
0.0
-5.0
-10.0 20.0
2001
Pole Position
15.0
10.0
5.0
0.0
瞬时北地极 Y Pole (m)
3、两种地球坐标系
地球坐标系
原点
Z轴
X轴
瞬时地球坐标系 地心
瞬时北地极
瞬时真赤道面和包含瞬时自转 轴的格林尼治平子午面的交线
实际地球的形状近似一个赤道隆起的椭球体，因此 在日月引力和其他天体对隆起部分的作用下，地球 在绕太阳运行时，自转轴的方向不再保持不变而使 春分点在黄道上产生缓慢的西移——岁差、章动
P14、15
4、三种天球坐标系
一个特定时刻，即 标准历元：
2000.1.15：的瞬时 平天极
瞬时平天极
P15
瞬时真天极
二、地球坐标系
空间技术和远程武器的发展，要求提供高精度的地心坐标
1、地心坐标系的定义
地心空间直 角坐标系
地心大地坐 标系
P12图2-2
思考：和参心坐标系统的定义有何区别？
2、建立地球坐标系的问题：极移1900.00~1905. 00年地球自转轴 的瞬时平均位置
极移——地球自 转轴相对于地球 体的位置不是固 定的，因而地极 点在地球表面的 位置是随时间而 变化的，这种现 象称为极移。
1980年国家大地坐标系
类型：参心坐标系
建立：进行了我国的天文大地网整体平差，采用新的椭球元 素，进行了定位和定向
大地原点：陕西省泾阳县永乐镇
GEOID
椭球：1975年国际大地测量与地球物理联合会第16届年会
P17
3、平面直角坐标系的建立
高斯平面直角坐标定义
➢高斯平面直角坐标系的定义
X 轴：中央子午线的投影 Y 轴：赤道的投影 原点：两轴的交点
线
黄道和春分点
黄道：地球公转的轨道面 与天球相交的大圆，即地球 公转时，地球上的观测者所 见到的太阳在天球上的轨道
春分点：当太阳在黄道上 从天球南半球向北半球运行 时黄道与天球赤道的交点
2、天球坐标系的两种表示方法
天球球面坐标系 (赤经，赤纬，向径) 天球空间直角坐标系 (X,Y,Z)
p11
3、建立天球坐标系的两个问题
椭球（国际大地测量与地球物理联合会第17届年会）
长半:径 63781327m
P16
扁率 : f 1/298.225375263
小结：GPS中的坐标系统
WGS-84坐标系 我国的国家大地坐标系 地方独立坐标系 ITRF坐标框架 站心坐标系
p16
1、地方独立坐标系
产生：高斯投影3度带、六度带 ——〉有利于统一互算 ——〉投影变形
➢假东、假北
为了避免坐标系中出现负值，统一规定将每一带的坐标 轴西移或南移一定距离。
我国的假北为0，假东为500km
6 度
带
➢高斯分带投影
3
度
带
经典大地测量中的坐标系统
❖定义一个坐标系统，包含哪两个基本要素？ ❖建立参心坐标系的出发点是什么？ ❖建立一个参心大地坐标系，必须解决那些问题？
第二节 卫星定位中的坐标系
p18
P
Hh
Y Q
2、ITRF参考框架
International Terrestrial Reference Frame 产生:综合了SLR、VLBI、LLR观测数据，得到观 测站的数据集，通过联合解算得到统一的数据集， 定义出的一个地心参考框架 实质:地心地固系的具体体现
描述卫星的位置——天球坐标系 描述地球上的点的位置——地球坐标系
一、天球和天球坐标系
天球——以地球质心为 中心，半径为任意长度 的一个假想球体。
1、天球
天球子 午面：包 含天轴,并 通过天球 上任何一 点的平面
天极:天轴 与天球的交 点
天球赤道 面：通过地 球质心，与 天轴垂直的 平面
天轴:地球自 转轴的延伸
三种天球坐标系
瞬时真天球坐标系
——〉瞬时真天极、瞬时真赤道面、瞬时真春分点 ——〉坐标轴指向随时间变化
瞬时平天球坐标系
——〉瞬时平天极、瞬时平赤道面、瞬时平春分点 ——〉经过了章动改正
标准历元的平天球坐标系
——〉相应标准历元（2000.1.15）的一个特定时刻的平天球 坐标系 ——〉经过了标准历元到观测历元的岁差改正