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第2章坐标与时间系统昆明理工大学国防科技大学

2025/2/143STF2主要内容2.1地球及其地球网格2.2天球及其模型2.3地球坐标系统2.4天球坐标系统2.5常用坐标系统简介2.6时间系统2.7小结

2025/2/143STF32.1地球及其地球网格地图要素：代表地球表面的空间要素。坐标系：地图要素的位置是基于坐标系的。地理网格：空间要素的位置是基于用经度和纬度表示的地理网格的。什么是经线（Latitude）？什么是纬线（Longitude）？地面上点位的确定:通常用经度和纬度来决定。

2025/2/143STF42.1地球及其地球网格

2025/2/143STF52.1地球及其地球网格描述和表现地理空间建立地球表面的几何模型如何建立地球表面的几何模型？用一种球体来表示：地球椭球体由一个椭圆绕其短轴旋转而成的地球椭球体的表示：长半径a和短半径b或一个半径和扁率αα=(a?b)/b

2025/2/143STF62.1地球及其地球网格如何选择地球椭球体的长半径a和短半径b？为了测量计算的需要，选用一个同大地体相近的、可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球。用地球的自然表面？用地球的海平面？从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面，这就是大地水准面。

2025/2/143STF72.1地球及其地球网格

2025/2/143STF82.1地球及其地球网格

2025/2/143STF92.1地球及其地球网格但是：大地水准面仍然有起伏。因此：与局部地区（一个或几个国家）的大地水准面符合得最好的旋转椭球，称为参考椭球体（基准椭球）。例如：克拉索夫斯基，1940，6378245，298.3，北京54坐标系IAG-75，1975，6378140，298.257，国家80坐标系WGS-84，1984，6378137，298.257223563美国

2025/2/143STF102.2天球及其模型什么是天球？以空间某一点（例如观察者）为中心、半径为无穷大的一个圆球。半径是任意长，观测者任何移动，球面形状不变。

2025/2/143STF112.2天球及其模型地平线与天顶

2025/2/143STF122.2天球及其模型观察者与地平线

2025/2/143STF132.2天球及其模型观察者与地平线、黄道、天球赤道、春分点的关系

2025/2/143STF142.2天球及其模型天轴：地轴的延长线，叫做天轴。天极：天轴同天球的交点就是天极，在北极上空的是北天极（P），在南极上空的是南天极（P‘）。天球赤道：通过天球中心，同天轴垂直的平面和天球相交的大圆圈，叫做天球赤道。北天极和南天极就是天赤道的两极。天赤道把天球分成南、北两半球。显然，天球赤道平面同地球的赤道平面或者重合（地心天球）或者平行（以观测者为中心的天球或日心天球）。天球子午圈（面）：通过天极的大圆，叫做（天）子午圈，相应的平面就是天球子午面。

2025/2/143STF152.2天球及其模型

2025/2/143STF162.2天球及其模型黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆，称为黄道。即当地球绕太阳公转时，地球上的观察者所见到的太阳在天球上运动的轨迹。黄赤交角：黄道面与赤道面的夹角，称为黄赤交角，约为23.5度。春分点：定义当太阳在黄道上从南半天球向北半天球运动时，黄道与天球赤道的交点，称为春分点。春分点和天球赤道面是建立参考系的重要基准点和基准面。

2025/2/143STF172.2天球及其模型

2025/2/143STF182.2天球及其模型日月对地球赤道隆起部分的引力作用，使地球旋转轴在空间的指向发生移动：岁差、章动。岁差？春分点在恒星间的位置不是固定不变的。使得春分点沿着黄道缓慢地向西移动，每年约50.37s。使得太阳通过春分点的时刻总是比太阳回到恒星间的同一位置的时刻要早一些。回归年的长度比恒星年的长度短。这一现象称为岁差。

2025/2/143STF192.2天球及其模型地球轴的进动（岁差）

2025/2/143STF202.2天球及其模型章动？地球自转轴的进动复杂。进动轨迹可以看作是在平均位置附近做短周期的微小摆动。称这种微小的摆动为章动。极移？地球自转轴会在地球内部绕行，其周期为305天。地极的这种运动，称为极移。

2025/2/143STF212.2天球及其模型

2025/2/143STF222.2天球及其模型极移与岁差、章动对坐标系的影响？它们是完全不同的地球物理现象。岁差和章动是地球自转轴的方向在恒星空间中的变化，但是地球内部的相对位置并没有变化。岁差和章动只引起天体坐标的变化，却不会引起地球表面经度和纬度的改变。极移表现为地