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Chapter 2 卫星大地测量基础 §2-1 卫星大地测量学的内容和技术 一、卫星大地测量的基本内容： 二、卫星大地测量学的技术 三、几种现代卫量测量技术1、甚长基线干涉测量 甚长基线干涉测量基本原理 2、全球定位系统(GPS：Global Positioning System) 3、卫星激光测距(SLR： Satellite Laser Ranging) 卫星激光测距基本原理 SLR重要应用： 4、 卫星雷达测高(SA：Satellite Radar Altimetry) 卫星雷达测高基本原理 卫星雷达测高(SA)主要应用： §2-2 卫星大地测量中的坐标系 一、天球坐标系 天球 1、岁差和章动 （2）地球运动： 天球： （4）总岁差 岁差和章动： 岁差和章动： 2、三种天球坐标系 协议天球坐标系： 3、天球坐标系的转换 二、地球坐标系 极移运动轨迹（1971~1975） 极移运动轨迹（1995~1998）/（1990~1997） 地球坐标系：（X、Y、Z） （B、L、H） 1、两种地球坐标系 2、两种地球坐标系的转换 三、协议地球坐标系的实现和WGS-84 WGS-84坐标系： （2）WGS-84参考椭球 （3）大地坐标系（B、L、H）---直角坐标系（X、Y、Z） （4）直角坐标系（X、Y、Z）---大地坐标系（B、L、H） 2、WGS-84站心地平坐标系 WGS-84地心、站心地平坐标系： 四、地球坐标系与天球坐标系的转换 §2 -3 卫星大地测量中的时间系统 时间系统 守时精度和稳定度: 一、世界时和恒星时 2、世界时UT： 二、原子时 三、协调世界时 四、动力学时 五、GPS时间 §2-4 GPS卫星在地球质心中心 引力下的运动 一、二体问题 二、二体问题下的卫星运动二阶微分方程 三、开普勒运动定律 轨道椭圆大小和形状参数： 2、开普勒第二运动定律 3、开普勒第三运动定律 四、二体问题的卫星轨道 开普勒轨道参数(6参数)： 五、二体问题的卫星位置 2、卫星在天球坐标系的位置： 3、卫星在地球坐标系的位置： 六、卫星的运动速度： 2、卫星在天球坐标系的速度： 3、卫星在地球坐标系的速度： §2 -5 二体问题和多体问题 §2 -6 卫星受摄运动 二、有摄二体问题的理论和应用： 三、用近似分析解探索卫星运动轨道的变化： 作业： 1、卫星在轨道平面三维直角坐标系的位置 轨道平面三维直角坐标系：O-x′y′z′ 以地球质心为原点，x′轴指向升交点。 以地球质心为坐标原点，z轴指向北天极，x轴指向春分点，构成右手坐标系。 以地球质心为原点，地球自转轴为Z轴，X轴指向赤道与格林威治子午线交点方向，构成右手坐标系。 1、卫星在轨道平面三维直角坐标系的速度： 轨道平面三维直角坐标系：O-x′y′z′ 以地球质心为原点，x′轴指向升交点。 以地球质心为坐标原点，z轴指向北天极，x轴指向春分点，构成右手坐标系。 地球的自转速率： 转到 以地球质心为原点，地球自转轴为Z轴，X轴指向赤道与格林威治子午线交点方向，构成右手坐标系。 ? ? ：对于卫星的受摄运动，轨道参数为时间的函数，情况就变得非常复杂。 多体问题和独立积分： 受太阳、月球等其他天体引力作用的卫星运动。 基本运动方程： 包括10个独立积分：3个动量积分、 3个质心运动积分、 3个动量矩阵积分和1个能量积分。 （1）瞬时地球坐标系：准地固坐标系。固联在地球上，以地球质心为原点， Z轴指向瞬时地北极，X轴指向瞬时真赤道与格林威治平子午线交点方向，构成右手坐标系，以确定Y轴方向。 （2）协议地球坐标系：地固坐标系。固联在地球上，以地球质心为原点， Z轴指向国际协议原点（CIO），X轴指向协议赤道与格林威治平子午线交点方向，构成右手坐标系，以确定Y轴方向。 CIO：conventional international origin，国际天文联合会和国际大地测量学协会建议采用的，通过国际上5个纬度服务站观测，以1900年至1905年的平均纬度所确定的平均地极位置作为基准点。 协议地球坐标系---极移转换---瞬时地球坐标系 极移转换： 1、WGS-84坐标系 （1）CTS-84---WGS-84 CTS-84: 协议地球坐标系Conventional Terrestrial System，由一组具有已知的精确地心坐标的台站所具体体现的。 采用多种观测技术：GPS、SLR、VLBI、Doppler 世界大地坐标系World Geodetic System，以地球质心为坐标原点的地固坐标系，坐标系的定向与国际时间局BIH1984.0所定义的方向一致。该坐标系由美国国防部研制，自1987年1月10日开始启用。 即：固联