GPS定位的坐标系统和时间系统专用课件.pptVIP

地面点在地心大地坐标系中的坐标 在地心大地坐标系中，地面点P可表示为P（L，B，H） L为大地经度：过P点的大地子午面与起始子午面的夹角；即ZOX平面和ZOP平面的夹角 B为大地纬度：P点的法线方向与赤道面的夹角；过点P的椭球面法线与XOY平面的夹角 H为大地高：即P点沿法线方向到椭球面的距离，以远离椭球面中心为正方向 天文坐标系、地心空间直角坐标系和地心大地坐标系之间的转换（了解内容） 设任意地面点P，其天文坐标、地心空间直角坐标和地心大地坐标分别为(λ，φ，Η正)、(X，Y，Z)和（L，B，H），它们之间的换算关系为： 为大地水准面差距 式中， N为过P点的卯酉圈曲率半径； a、e分别为大地坐标系对应椭圆的长半轴和第一偏心率 为P点的垂线偏差在子午圈的分量 为P点的垂线偏差在卯酉圈的分量 4 协议地球坐标系 地球坐标系与地球自转相关，地球坐标系的建立与取决于自转轴相对于地球本身的运动和经度原点E的稳定性 为了固定地极位置，国际上采用协议地极（CTP）来统一地心坐标系 协议地球坐标系：以协议地极为基准建立的坐标系 国际协议原点(CIO)是一种目前仍被普遍采用的协议地极（CTP） 协议地球坐标系需要确定如下要素： （1）确定协议地极和起始天文子午线 （2）椭球参数 （3）椭球的定位、定向 目前国际通用的协议地球坐标系是WGS—84坐标系 定义协议地球坐标系要素 WGS：World Geodetic System，是美国国防部制图局经过多年研究和完善，发展起来的一种新的世界大地坐标系 类型：协议地球坐标系，地心地固坐标系 1987年1月7日起，GPS采用WGS-84作为其地球坐标系统 几何定义：原点：地球质心 Z轴:Z轴指向BIH 1984.0定义的协定地球极（CTP） X轴:指向BIH1984.0经度原点 Y轴:与Z、X轴构成右手坐标系 WGS-84坐标系 WGS-84椭球四个基本常数为： 长半轴 a=6378 137±2m； 地心引力常数（含大气层）GM=(3986005±0.6)*108(m3.s-2) 重力场正常化二阶带球谐系数 C2.0= -484.16685*10-6±1.30*10-9 地球自转角速度ω=7292115*10-11±0.1500*10-11(rad.s-1) WGS-84椭球基本参数 2.2.3 坐标转换 坐标转换是GPS定位中常用的一种运算 卫星位置是在惯性坐标系下描述的，而地面点位置则须在地固坐标系计算，需将观测历元t的瞬时天球坐标系转换到协议地球坐标系中，才能进行计算 地面点所在国家和地区不同，需将地面点在协议地球坐标系中坐标转换到它所在区域的坐标系中 坐标转换包括 协议天球坐标系和协议地球坐标系的转换(自学) 参心坐标系与协议地球坐标系的转换 参心坐标系与协议地球坐标系的转换 参心坐标系的建立 参心坐标系与协议地球坐标系的坐标转换 参心坐标系的建立 建立参心坐标系的关键是确定参心椭球 参心椭球与地球椭球不同，它不要求满足与全球大地水准面差距最小，满足某一特定区域水准面差距最小即可 参心椭球中心一般不在地球质心上，须满足双平行条件： （1）其短轴平行于地球自转轴 （2）其起始大地子午面平行于起始天文子午面 中国使用的参心坐标系 19世纪以来，世界上许多国家都使用各自的参心椭球，建立不同参心坐标系。1949年以后，中国使用的参心坐标系主要有两种： （1）1954年北京坐标系 （2）1980年国家大地坐标系 1954年北京坐标系的确定 20世纪50年代，采用苏联的克拉索夫斯基椭球元素（a=6378245m, 扁率α=1/298.3 ）和大地原点（位于苏联的普尔科沃），通过与前苏联1942年普尔科沃坐标系进行联测和计算而建立的大地坐标系，定名为1954北京坐标系，简称54北京坐标系 北京-54坐标系从建立至今，在我国各行各业得到应用 在椭球参数、椭球定向、椭球面与大地水准面的密合程度等方面存在缺陷 1980年国家大地坐标系 简称80坐标系，其定义如下： 大地原点：位于陕西省泾阳县永乐镇 短轴Z轴平行于由地心指向1968.0地极原点的方向；大地起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，X轴在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度零方向；Y轴与Z、X轴构成右手坐标系 椭球参数采用1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会的推荐值，四个基本常数是： a=6378140±5m； GM=(3986005±3)*108(m3.s-2) J2=(108263±1)*10-8； ω=7292115*10-11(rad.s-1) 1980年国家大地坐标系原点位置 大地原点：位于陕西省泾阳县永乐镇 与54系相比，80坐标系的椭球参数、椭球定位、