gps定位的坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-06-16 22:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 λ， φ， Η正 )。 ? λ 天文經(jīng)度 ， 即過(guò) P點(diǎn)的天文子午面與起始天文子午面的夾角； ? φ 為 天文緯度 ， 即過(guò) P點(diǎn)的鉛垂線方向與瞬時(shí)赤道面的夾角； ? Η 正 表示 正高 ， 即 P點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離 ?地球存在極移現(xiàn)象 ， 天文坐標(biāo)系也是不穩(wěn)定的 ?地球坐標(biāo)系是隨時(shí)間而變化 ， 稱瞬時(shí)地球坐標(biāo)系 ?極移 ： 地球極點(diǎn)在地表的位置隨時(shí)間而改變的現(xiàn)象 ?極移使地面點(diǎn)的天文坐標(biāo)產(chǎn)生類似周期性變化 ?需要定義協(xié)議地球坐標(biāo)類似 ， 即 選取一段時(shí)間地極在地表運(yùn)動(dòng)軌跡的平均位置來(lái)定義天文坐標(biāo)系 。 這個(gè)位置稱為 平均極點(diǎn) ，簡(jiǎn)稱 平極 ?1967年，根據(jù) 1900~1906年期間（平均歷元 ） 5個(gè)緯度站的觀測(cè)結(jié)果，國(guó)際上采用 ，稱為 國(guó)際協(xié)議原點(diǎn) （ CIOConventional international Origin） 天文坐標(biāo)系地極原點(diǎn)的確定 天文坐標(biāo)系經(jīng)度原點(diǎn) E的確定 ?國(guó)際上曾將通過(guò)格林尼治天文臺(tái)的子午線作為 起始子午線 ?20世紀(jì) 60年代，國(guó)際時(shí)間局（ BIH）決定改用平均天文臺(tái)來(lái)保持起始天文子午線的位置，習(xí)慣上仍稱 格林尼治平均天文臺(tái) ，這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)稱為 BIH 1968。 BIH 1968系統(tǒng)定義如下 ?經(jīng)度原點(diǎn) E（起始天文子午線與赤道的交點(diǎn)）由平均天文臺(tái) 40多個(gè)天文臺(tái)站的觀測(cè)值綜合確定 ?地極原點(diǎn)采用國(guó)際協(xié)議原點(diǎn)（ CIO） ?此后出臺(tái)了更加穩(wěn)定和科學(xué)的 BIH 1979和 BIH 1984 ?采用 BIH 1984以后，地固坐標(biāo)框架就相對(duì)固定了，避免了用一個(gè)天文臺(tái)來(lái)保持經(jīng)度原點(diǎn)的不科學(xué)，同時(shí)地面點(diǎn)的天文坐標(biāo)也不會(huì)因極移而產(chǎn)生影響 3 地心空間直角坐標(biāo)系和地心大地坐標(biāo)系 ? 地心空間直角坐標(biāo)系和地心大地坐標(biāo)系是 GPS定位常用的坐標(biāo)系統(tǒng) ? 地心空間直角坐標(biāo)系與地球橢球無(wú)關(guān) ? 地心大地坐標(biāo)系則是一種以橢球面和法線為基準(zhǔn)的地球坐標(biāo)系 ?地心空間直角坐標(biāo)系 ：原點(diǎn) O與地球質(zhì)心重合 ， Z軸指向地球北極 ， X軸指向經(jīng)度原點(diǎn) E， Y軸垂直于 XOZ平面構(gòu)成右手坐標(biāo)系 。 空間點(diǎn) P的坐標(biāo)可表示為 P(X， Y， Z) 地心空間直角坐標(biāo)系和 地心大地坐標(biāo)系 確定 ?地心大地坐標(biāo)系： 地球橢球中心與地球質(zhì)心重合，橢球短軸與自轉(zhuǎn)軸重合，起始大地子午面與起始天文子午面重合 地面點(diǎn)在 地心大地坐標(biāo)系中 的坐標(biāo) ? 在地心大地坐標(biāo)系中 ， 地面點(diǎn) P可表示為 P（ L， B， H） ? L為大地經(jīng)度 ：過(guò) P點(diǎn)的大地子午面與起始子午面的夾角；即ZOX平面和 ZOP平面的夾角 ?B為大地緯度 ： P點(diǎn)的法線方向與赤道面的夾角；過(guò)點(diǎn) P的橢球面法線與 XOY平面的夾角 ?H為大地高 ：即 P點(diǎn)沿法線方向到橢球面的距離，以遠(yuǎn)離橢球面中心為正方向 天文坐標(biāo)系、地心空間直角坐標(biāo)系和地心大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換（ 了解內(nèi)容） ? 設(shè)任意地面點(diǎn) P，其天文坐標(biāo)、地心空間直角坐標(biāo)和地心大地坐標(biāo)分別為 (λ ， φ ， Η 正 )、 (X， Y， Z)和（ L， B，H），它們之間的換算關(guān)系為 ： ????????????????????????????????????NBYXHHNNeYXZBXYLc o s1a r c t a n)/a r c t a n (221222????????????BHeNZLBHNYLBHNXs i n])1([s i nc o s)(c o sc o s)(2 ????????????gggNHHHBL正)2s i n (.1 7 s e c.??????為大地水準(zhǔn)面差距 BeaN 22 s in1/ ???式中， N為過(guò) P點(diǎn)的卯酉圈曲率半徑； 2222 /)( abae ?? 、 e分別為大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢圓的長(zhǎng)半軸和第一偏心率 g? 為 P點(diǎn)的垂線偏差在子午圈的分量 g?為 P點(diǎn)的垂線偏差在卯酉圈的分量 gN4 協(xié)議地球坐標(biāo)系 ?地球坐標(biāo)系與地球自轉(zhuǎn)相關(guān) ， 地球坐標(biāo)系的建立與取決于自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球本身的運(yùn)動(dòng)和經(jīng)度原點(diǎn) E的穩(wěn)定性 ?為了固定地極位置 ， 國(guó)際上采用協(xié)議地極 （ CTP） 來(lái)統(tǒng)一地心坐標(biāo)系 ?協(xié)議地球坐標(biāo)系： 以協(xié)議地極為基準(zhǔn)建立的坐標(biāo)系 ?國(guó)際協(xié)議原點(diǎn) (CIO)是一種目前仍被普遍采用的協(xié)議地極 （ CTP） ?協(xié)議地球坐標(biāo)系需要確定如下要素： ?（ 1）確定協(xié)議地極和起始天文子午線 ?（ 2）橢球參數(shù) ?（ 3）橢球的定位、定向 ?目前國(guó)際通用的協(xié)議地球坐標(biāo)系是 WGS— 84坐標(biāo)系 定義協(xié)議地球坐標(biāo)系要素 ?WGS： World Geodetic System， 是美國(guó)國(guó)防部制圖局經(jīng)過(guò)多年研究和完善 ， 發(fā)展起來(lái)的一種新的世界大地坐標(biāo)系 ?類型 ：協(xié)議地球坐標(biāo)系 ， 地心地固坐標(biāo)系 ?1987年 1月 7日起 ， GPS采用 WGS84作為其地球坐標(biāo)系統(tǒng) ?幾何定義 ：原點(diǎn)：地球質(zhì)心 – Z軸 :Z軸指向 BIH
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