常用于天球坐标系 ➢第一参数：r ➢第二参数：θ
或赤纬δ= 900－θ ➢第三参数：赤经α
※球面坐标和空间直角坐标 之间的坐标转换
图2－1
3 大地坐关标于系坐标系的几种表达形式
常用于地球坐标系
➢ 大地坐标
大地经度L 大地纬度B 大地高H
➢ 大地坐标与空间直 角坐标之间的坐标 转换
图2－2
“球面坐标和空间直角坐标之间的坐标转换”
➢ 瞬时平北天极（简岁称差平北天极）
按照岁差的变化规律在天球上运动的北天极
➢ 瞬时天球平赤道和瞬时平春分点
与平北天极相应的天球赤道和春分点
➢ 瞬时北天极（或真北天极）
观测时的北天极
➢ 瞬时天球赤道和瞬时春分点（或称真天球 赤道和真春分点）
与瞬时北天极相应的天球赤道和春分点
章动
在日月引力等因素 的影响下，瞬时北 天极绕瞬时平北天 极产生旋转，大致 成椭圆形轨迹，其 长半径约为9.2秒， 周期约为18.6年。 这种现象称为章动
2、瞬时地球自转轴
“观测瞬间地球自转轴的位置”
天球坐标系” 原点位于地球质心 z轴指向瞬时地球自转轴（瞬时北天极） x轴指向瞬时春分点 y轴按构成右手坐标系取向
在岁差和章动的影响下，瞬时天球坐标系的坐标 轴指向，在不断地变化，为非惯性坐标系统。
2、协议天球坐标系
历元平天球坐标系： 选择某一历元时刻t，以此瞬间的地球自转轴 和春分点方向分别扣除此瞬间的章动值作为z 轴和x轴的指向，y轴按构成右手坐标系取向， 坐标系原点仍取地球质心。
三、天球坐标系与地球坐标系之间的坐 标转换
四、站心地平坐标系 重点 五、坐标系的两种定义方式
1 空关间于直坐角坐标标系系的几种表达形式
• 位置矢量在3个坐标轴上的投影（X,Y,Z） • 定义
①坐标原点的位置 ②3个坐标轴的指向 ③长度单位 • 优点 便于进行坐标转换
关于坐标系的几种表达形式
2 球面坐标系
x cos •cos
y
rsin
•
cos
(2－1)
z sin
r x2 y2 z2
arctan(y / x)
(2－2)
arctan(z / x2 y 2 )
一、天球坐标系
（一）基本概念
（二）天球坐标系的定义
（三）岁差和章动（了解） （四）瞬时极天球坐标系和协议天球坐标系
（了解）
第二章 坐本标章系主统要和内时容间系统
§2.1 天球坐标系与地球坐标系 难点 §2.2 WGS－84坐标系和我国大地坐标系 §2.3 坐标系统之间的转换 重点 §2.4 时间系统 复习思考题
§※2.关1于天坐标球系坐的几标种系表与达形地式球坐标难系点
本节主要内容： 一、天球坐标系 二、地球坐标系
岁差和章动的影响
实际上，在岁差和章 动的共同影响下， 瞬时北天极绕北黄 极旋转的轨迹：顺 时针、波浪式地旋转。
（四）瞬时极天球坐标系和 协议天球坐标系
1、瞬时极天球坐标系（真天球坐标系 ）
2、协议天球坐标系
3、瞬时极天球坐标系和协议天球坐标系 的坐标转换
1、“以瞬瞬时时极北天天球极坐和标瞬时系春（分真点天为球基坐准标点系建立）的
通过天球中黄心道，面且与垂赤直道于面黄的道夹面角的直线与 天球的交点
√v 春分点
地球公转的轨道面与天球相交的大圆。 当太阳即在当黄地道球上绕，太从阳天公球转南时半，球地向球北上半的阳道在的天交球点上运动的轨迹
假设（地球二为）均质天的球球体坐，且标没系有其的它定天体义摄动力
x轴和z轴构成右手坐标
Y
系统
X
点的坐标表示
（X，Y，Z）
2. 天球球面坐标系
系统定义
➢坐标原点位于地 球质心
➢向径长度r ➢赤经α ➢赤纬δ
点的坐标表示
（r，α，δ）
实际上（地球三自）转轴岁在差空和间的章方动向是变化的，
由此导致：
➢北天极在天球上绕北黄极依顺时针方向旋转 ➢春分点在黄道上产生缓慢的西移
√v 天球
（一）基本概念 是指以地球质心M为中心，半径r为任意长度
的一个假象的球体
√v 天轴与天极 地球自转轴的延伸直线为天轴；天轴与天球
√v 天球赤道
的交点Pn和Ps称为天极
（面）
√v 天球子午面
通过地球质心M与天轴垂直的平面
（圈）
包含天轴并通过地球上任一点的平面
√v 黄道 √v 黄赤交角 √v 黄极
系的坐标转换
（二）地极移动（了解）
（三）瞬时极地球坐标系和协议地球坐标系 （了解）
坐1.标原地点心位空于地间球直质心角坐标系
Z轴 X轴 Y轴
2. 地心大地坐标系
大地经度L 大地纬度B 大地高H
（二）地极移动
1、概念
地球自转轴相对地球体的位置是变化的，从 而地极点在地球表面上的位置，也是随时间 而变化的。
的影响；即假定地球的自转轴，在空间的方向是 固定的，春分点在天球上的位置保持不变。
❖ 天球空间直角坐标系 ❖ 天球球面坐标系 ❖ 天球空间直角坐标系和天球球面坐标
系之间的坐标转换
公式（2－1）（2－2）
系统1定. 义天球空间直角坐标系
➢坐标原点位于地球质心 M
➢Z轴指向天球北极
Z
➢x轴指向春分点
➢y轴垂直于xMz平面，与
北天极在天球上的这种复杂运动，通常分 解为两种规律的运动：
➢岁差 ➢章动
岁差和章动的影响
岁差
假设月球的引力及其运 行轨道是固定不变的， 同时忽略其它天体引力 的微小影响。则在日月 引力的影响下，使北天 极绕北黄极以顺时针的 方向缓慢地旋转，在天 球上北天极的运动轨迹， 近似地构成一个以北黄 极为中心，以黄赤交角 为半径的小圆，这种现 象称为岁差。
第二章 坐标系统和时间系统
时间系统
❖ 恒星时ST（Sidereal Time） ❖ 平太阳时MT（Mean Solar Time） ❖ 世界时UT（Universal Time） ❖ 原子时AT（Atomic Time） ❖ 谐调世界时UTC（Coordinated Universal
Time） ❖ GPS时间系统 GPST
协议天球坐标系：以标准历元t0（J2000.0）所 定义的平天球坐标系。
3、瞬时极天球坐标系和 协议天球坐标系的坐标转换
可通过岁差和章动旋转变换来实现 参考教材P15公式(2－11)、（2－12）
二、地球坐标系
（一）定义
地心空间直角坐标系 地心大地坐标系 地心空间直角坐标系和地心大地坐标