第2章 坐标系和时间系统.ppt

第二章 坐标系统和时间系统 坐标系统 天球坐标系－空固系 与地球自转无关，用于描述卫星的运行位置和状态。 地球坐标系－地固系 随同地球自转，点位坐标不会随地球自转而变化； 用于表达地面观测站的位置和处理GPS观测数据。 轨道坐标系统 用于研究卫星在其运行轨道上的运动 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 第二章 坐标系统和时间系统 本章主要内容 §2.1 天球坐标系与地球坐标系 §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 §2.4 时间系统 复习思考题 §2.1 天球坐标系与地球坐标系 本节主要内容： 一、天球坐标系 二、地球坐标系 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 五、坐标系的两种定义方式 关于坐标系的几种表达形式 关于坐标系的几种表达形式 关于坐标系的几种表达形式 3 大地坐标系 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 “球面坐标和空间直角坐标之间的坐标转换” 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） （一）基本概念 天球 天轴与天极 天球赤道（面） 天球子午面（圈） 黄道 黄赤交角 黄极 春分点 （二）天球坐标系的定义 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） 1. 天球空间直角坐标系 系统定义 坐标原点位于地球质心M Z轴指向天球北极 x轴指向春分点 y轴垂直于xMz平面，与x轴和z轴构成右手坐标系统 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） （三）岁差和章动 实际上地球自转轴在空间的方向是变化的，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 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。 岁差 瞬时平北天极（简称平北天极） 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 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、瞬时极天球坐标系（真天球坐标系 ） 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 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 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） 1. 地心空间直角坐标系 坐标原点位于地球质心 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。 2、瞬时地球自转轴 “观测瞬间地球自转轴的位置” 3、瞬时极 “和瞬时地球自转轴相对应的极点” （三）瞬时极地球坐标系和协议地球坐标系 1、瞬时极地球坐标系 2、协议地球坐标系 3、协议地球坐标系与瞬时极地球坐标系的坐标转换 1、瞬时极地球坐标系 原点位于地球质心 z轴指向瞬时地球自转轴方向