1、第第 3章章 坐标系统坐标系统刘智敏山东科技大学坐标系统 描述卫星运动时间系统 是 处理观测数据 的 数学与物理基础表达观测站位置主要内容1 岁差2 章动3 极移4 天球坐标系5 地球坐标系6 国际地球参考系与地心天球参考系的坐标转换在 GPS定位中，通常采用两类坐标系统：一类是 空间固定的坐标系 ECI , ECSFEarth-Centred Inential Coordinate System;Earth-Centred Space-Fixed Coordinate System描述卫星（天体）的运行位置和状态 极其方便根据牛顿引力定律惯性参考坐标系，与地球自转无关另一类是与 地球体相固联
2、的坐标系统 ECEFEarth-Centred Earth-fixed Coordinate System表达地面观测站的位置处理 GPS观测数据 坐标系统的类型坐标系统是由坐标原点位置、坐标轴指向和尺度所定义的。在 GPS定位中，坐标系原点一般取地球质心，而坐标轴的指向具有一定的选择性为了使用上的方便，国际上都通过协议来确定某些全球性坐标系统的坐标轴指向，这种共同确认的坐标系称为 协议坐标系 。Conventional International Coordinate system协议坐标系 原点、轴向、尺度 坐标系与坐标框架u 坐标系：由明确的物理概念和严格的数学模型来定义的。u 坐标框架
3、：由一组点的坐标和速度来实现的，是坐标系的具体实现。u FK4参考系是基于纽康姆理论中的黄道、岁差和伍拉德章动来定义的，而 FK4参考架就是包括 1535颗基本星的 FK4星表。 u ICRS参考系，它是由遥远的河外射电源构成无旋转的准惯性参考系，而这是由 IERS分析全球 VLBI观测所得到的一组射电源的坐标来实现，如 RSC（ WGRF） 95R01。 黄道、赤道和白道u 太阳在天球上的 “ 视运动 ” 分为两种情形，即 “ 周日视运动 ” 和 “ 周年视运动 ” 。 “ 周日视运动 ” 即太阳每天的东升西落现象，这实质上是由于地球自转引起的一种视觉效果； “ 周年视运动 ” 指的是地球公
4、转所引起的太阳在星座之间 “ 穿行 ” 的现象。 天文学把太阳在天球上的周年视运动轨迹，既太阳在天空中穿行的视路径的大圆，称为 “ 黄道 ” ，也就是地球公转轨道面在天球上的投影。 u 白道：月球绕地球公转的轨道平面与天球相交的大圆。 u 赤道是地球表面的点随地球自转产生的轨迹中周长最长的圆周线，赤道半径 6378.137Km ；两极半径 6359.752Km；平均半径 6371.012Km ；赤道周长 40075.7Km。 u 为了描述天体在空间的运动，一般用以太阳系质心为原点的天球参考架，如 ICRF、依巴谷星表、 FK5等。u 描述地面上点的运动一般用以地球质心为原点的地面参考架，如 I
5、TRF、 NWL9D、 GRS80等 。u 在讨论天然卫星如月球，或人造卫星 LAGEOS 、 等运动时可以在太阳系质心参考系 BRS或地心参考系 GRS中讨论，而天球参考架可以有运动学的，也可以有力学的。u 随着国家经济和国防的需要，各国都有其自己的大地测量坐标架，如我国在 20世纪 70年代建立的天文大地测量网，美国国防部（ DMA）在开展 DOPPLER观测的基础上建立了 NWL9D，法国空间中心的 MEDOC观测网，采用了MEDOC地面参考架。u 为了全球参考架的统一，有 GRS80和 IERS在 1987年建立的 BTS87，以后法国地理局根据各种技术给出了包括全球 200个台站的I
6、TRF93、 ITRF94等等 系 统 1 系 统 2 TX(m)TY(m)TZ(m)D(m)R1(m)R2(m)R3(m)BTS87 SSC(DMA)77D010.071 -0.509 -4.666 0.5827 0.0179 -0.0005 -0.8073NWL9D WGS72 0.000 0.000 0.000 -0.8300 0.0000 0.0000 0.2600WGS72 WGS84 0.000 0.000 4.000 0.2198 0.0000 0.0000 0.5540SSC(DM)77S01WGS84 0.000 0.000 4.500 -0.6000 0.0000 0.0000 0.8140BTS87 WGS84 0.071 -0.509 -0.166 -0.0173 0.0179 -0.0005 0.0067
