【正文】 th Rotation Service) 1988年 : IUGG+IAU→IERS （ IBH+IPMS） IERS – 維持國際天球參考系統(tǒng) (ICRS)和框架 (ICRF)； – 維持國際地球參考系統(tǒng) (ITRS)和框架 (ITRF)； – 提供及時準(zhǔn)確的地球自轉(zhuǎn)參數(shù) (EOP)。 WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)由美國國防部制圖局建立，于 1987年取代了當(dāng)時 GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng) ―WGS 72坐標(biāo)系統(tǒng)而成為 GPS的所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)。 ω =7 292 115 1011rad/s 65 ? WGS84坐標(biāo)系是目前 GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)， GPS衛(wèi)星所發(fā)布的廣播星歷參數(shù)就是基于此坐標(biāo)系統(tǒng)的。GM =3 986 005 108m3s2 a =6 378 137m 64 2) WGS84世界大地坐標(biāo)系 WGS84是 CTS, 坐標(biāo)系的原點是地球的質(zhì)心， Z 軸指向 CTP方向， X軸指向 CTP 赤道的交點， Y 軸和 Z、 X 軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 直接法 : ? 在大地測量中采用的地心地固坐標(biāo)系大多采用協(xié)議地極原點 CIO為指向點。 ? 地球北極是地心地固坐標(biāo)系的基準(zhǔn)指向點，地球北極點的變動將引起坐標(biāo)軸方向的變化。 – 與 BJ54相比 ， 所采用的橢球參數(shù)相同 ， 其定位相近 ， 但定向不同 。 – 地原點與 GDZ80相同 ， 但大地起算數(shù)據(jù)不同 。 – 采用多點定位 ， 但橢球面與大地水準(zhǔn)面在我國 境內(nèi)不是最佳擬合 。 0 0 0,X Y Z? ? ? 58 ?新 1954年北京坐標(biāo)系 (BJ54新 ) 新 1954年北京坐標(biāo)系 ,是在 GDZ80基礎(chǔ)上，改變GDZ80相對應(yīng)的 IUGG1975橢球幾何參數(shù)為克拉索夫斯基橢球參數(shù)，并將坐標(biāo)原點 (橢球中心 )平移 ,使坐標(biāo)軸保持平行而建立起來的。 這個差異除了由于它們各屬不同橢球與不同的橢球定位 、 定向外 ，還因為前者是經(jīng)過整體平差 ， 而后者只是作了局部平差 。橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向地極原點 的方向 ⑤ 大地原點地處我國中部 ， 位于西安市以北 60 km 處的涇陽縣永樂鎮(zhèn) ， 簡稱 西安原點 。 ③ 橢球面同似大地水準(zhǔn)面在我國境內(nèi)最為密合 ， 是多點定位 。 重力場二階帶球諧系數(shù) J2 = 63 108 地球的扁率為 1/ ④ 定向不明確 。 54 ③ 幾何大地測量和物理大地測量應(yīng)用的參考面不統(tǒng)一。 1954年北京坐標(biāo)系的缺限 : ① 橢球參數(shù)有較大誤差。它的原點不在北京，而在前蘇聯(lián)的 普爾科沃 。 – 建立大地原點 。 – 確定橢球中心的位置 (橢球定位 )。與其相對應(yīng)坐標(biāo)系瞬時地球坐標(biāo)系稱為 瞬時 (地固）坐標(biāo)系 . ? 協(xié)議 (地固）坐標(biāo)系與瞬時坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 – 極移的影響 – 極移參數(shù)的確定 39 坐標(biāo)系統(tǒng) (續(xù) ) 國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織 IERS根據(jù)所屬臺站的觀測資料推算得到并以公報形式發(fā)布，由此可以實現(xiàn)兩種坐標(biāo)系之間的相互變換 。 ?以總地球橢球為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系 .與地球體固連在一起且與地球同步運(yùn)動，地心為原點的坐標(biāo)系 ,又稱為 地心地固坐標(biāo)系 。 ?協(xié)議慣性坐標(biāo)系的建立： 由于地球的旋轉(zhuǎn)軸是不斷變化的，通常約定某一刻 t0 作為參考?xì)v元，把該時刻對應(yīng)的瞬時自轉(zhuǎn)軸經(jīng)歲差和章動改正后的指向作為 Z 軸，以對應(yīng)的春分點為 X 軸的指向點，以 XOY 的垂直方向為 Y 軸建立天球坐標(biāo)系，稱為 協(xié)議天球坐標(biāo)系 或 協(xié)議慣性坐標(biāo)系 CIS (CIS= Conventional Inertial System) 33 ?國際大地測量協(xié)會 IAG和國際天文學(xué)聯(lián)合會 IAU決定，從 1984年 1月 1日起采用以 (2021年 1月 15日 )的平赤道和平春分點為依據(jù)的協(xié)議天球坐標(biāo)系 . – 協(xié)議天球坐標(biāo)系 – 瞬時平天球標(biāo)系 – 瞬時真天球標(biāo)系 ? 協(xié)議天球坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到瞬時平天球坐標(biāo)系 協(xié)議天球坐標(biāo)系與瞬時平天球坐標(biāo)系的差異是歲差導(dǎo)致的 Z 軸方向發(fā)生變化產(chǎn)生的，通過對協(xié)議天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)，就可以實現(xiàn)兩者之間的坐標(biāo)變換 34 C I SMt?????????????????????ZYXPZYX)()()( 313 AAA RRZRP ????323232TTTTTTZTTTAAA???????????3 6 5 2 5/) 4 5 1 5 4 5)(( ?? tJDT)(tJD 為觀測歷元 t 的 儒略日 。 ? 橢球的定向 指確定橢球旋轉(zhuǎn)軸的方向，不論是局部定位還是地心定位，都應(yīng)滿足兩個平行條件： ① 橢球短軸平行于地球自轉(zhuǎn)軸； ② 大地起始子午面平行于天文起始子午面 。 ?“ 2021國家 GPS控制網(wǎng) ”由國家測繪局布設(shè)的高精度GPS A、 B級網(wǎng)，總參布設(shè)的 GPS 一、二級網(wǎng)，地震局、總參測繪局、科學(xué)院、國家測繪局共建的中國地殼運(yùn)動觀測網(wǎng)組成，該控制網(wǎng)整合了上述三個大型的有重要影響力的 GPS觀測網(wǎng)的成果，共 2609個點，通過聯(lián)合處理將其歸于一個坐標(biāo)參考框架，可滿足現(xiàn)代測量技術(shù)對地心坐標(biāo)的需求，是我國新一代的 地心坐標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)框架 . 30 ?橢球定位和定向概念 ? 橢球的類型 : 參考橢球 : 具有確定參數(shù) (長半徑 a和扁率 α )， 經(jīng)過局部定位和定向，同某一地區(qū)大地水準(zhǔn)面最佳擬合的地球橢球 . 總地球橢球 : 除了滿足地心定位和雙平行條件外，在確定橢球參數(shù)時能使它在全球范圍內(nèi)與大地體最密合的地球橢球 . ? 橢球定位 : 是指確定橢球中心的位置，可分為兩類：局部定位和地心定位。 ? 大地測量參考系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，是通過大地測量手段確定的固定在地面上的控制網(wǎng) (點 )所構(gòu)建 坐標(biāo)參考架、高程參考框架、重力參考框架 。目前提供使用的國家平面控制網(wǎng)含三角點、導(dǎo)線點共 154348個。 24 大地測量坐標(biāo)系 天球坐標(biāo)系： 用于研究天體和人造衛(wèi)星的定位與運(yùn)動。 坐標(biāo)系統(tǒng) 大地基準(zhǔn) ?所謂基準(zhǔn)是指為描述空間位置而定義的點、線、面，在大地測量中，基準(zhǔn)是指用以描述地球形狀的參考橢球的參數(shù)（如參考橢球的長短半軸），以及參考橢球在空間中的定位及定向，還有在描述這些位置時所采用的單位長度的定義。 ? GPS的時間系統(tǒng)采用基于美國海軍觀測實驗室 USNO維持的原子時稱為 GPST，它與國際原子的原點不同，瞬時相差一常量： TAI－ GPST=19(s) ? GPST的起點，規(guī)定 1980年 1月 6日 0時 GPS與 UTC相等。 ?世界各國發(fā)布的時號均以 UTC為準(zhǔn)。 ?當(dāng)大于 ，采用 12月 31日或 6月 30日調(diào)秒。 AT=UT2－ (s) 地球自轉(zhuǎn)的不均性，原子時與世界時的誤差逐年積累。原子時的基本單位是原子時秒，定義為：在零磁場下，位于海平面的銫原子基態(tài)兩個超精細(xì)能級間躍遷輻射192631770周所持續(xù)的時間為原子時秒，規(guī)定為國際單位制中的時間單位。 ?參考點不同，力學(xué)時分為兩種： 1) 太陽系質(zhì)心力學(xué)時 TDB 2) 地球質(zhì)心力學(xué)時 TDT ? TDT和 TDB可以看作是 ET分別在兩個坐標(biāo)系中的實現(xiàn)，TDT代替了過去的 ET ?地球質(zhì)心力學(xué)時的基本單位國際秒制，與原子時的尺度相同。 1958年第 10屆 IAU決定，自 1960年起開始 以地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動為基準(zhǔn) 的歷書時來量度時間，用歷書時系統(tǒng)代替世界時。 UT = GAMT + 12 GAMT 代表格林尼治平太陽時角。 ?假設(shè)以平太陽作為參考點，其速度等于真太陽周年運(yùn)動的平均速度。近日點快、遠(yuǎn)日點慢。一個 真太陽日 就是真太陽連續(xù)兩次經(jīng)過某地的上中天（上子午圈）所經(jīng)歷的時間。 ?春分點連續(xù)兩次經(jīng)過同一子午圈 上中天 的時間間隔為一個 恒星日 ，分為 24個恒星時，某一地點的地方恒星時，在數(shù)值上等于春分點相對于這一地方子午圈的時角。 ? 選取的物理對象不同，時間的定義不同 : 地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動、地球的公轉(zhuǎn)、物質(zhì)的振動等。 ?周期運(yùn)動滿足如下三項要求，可以作為計量時間的方法。 時間是物質(zhì)運(yùn)動過程的連續(xù)的表現(xiàn)，選擇測量時間單位的基本原則是選取一種物質(zhì)的運(yùn)動。地球的自轉(zhuǎn)速度變化，導(dǎo)致日長的視擾動和緩慢變長，從而使以地球自轉(zhuǎn)為基準(zhǔn)的時間尺度產(chǎn)生變化。 與 CIO相應(yīng)的地球赤道面稱為 平赤道面或協(xié)議赤道面 。地球極點的變化，導(dǎo)致地面點的緯度發(fā)生變化。 11 (2)地軸相對于地球本身相對位置變化（極移） 地球自轉(zhuǎn)軸存在相對于地球體自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相對位置變化，從而導(dǎo)致極點在地球表面上的位置隨時間而變化，這種現(xiàn)象稱為 極移 。 考慮歲差和章動的共同影響： 真旋轉(zhuǎn)軸、瞬時真天極、真天球赤道、瞬時真春分點。歲差使春分點每年向西移動″ 9 10 月球繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道稱為白道，月球運(yùn)行的軌道與月的之間距離是不斷變化的，使得月球引力產(chǎn)生的大小和方向不斷變化，從而導(dǎo)致北天極在天球上繞黃極旋轉(zhuǎn)的軌道不是平滑的小園，而是類似園的波浪曲線運(yùn)動，即地球旋轉(zhuǎn)軸在歲差的基礎(chǔ)上疊加周期為 年，且振幅為 ″的 短周期運(yùn)動 。 8 地球的自轉(zhuǎn) 的特征： (1) 地軸方向相對于空間的變化（歲差和章動） 地球自轉(zhuǎn)軸在空間的變化，是日月引力的共同結(jié)果。 在天文學(xué)中和研究衛(wèi)星運(yùn)動時， 春分點 和 天球赤道面 ，是建立參考系的重要 基準(zhǔn)點 和 基準(zhǔn)面 ? 赤經(jīng)與赤緯 地球的中心至天體的連線與天球赤道面的夾角稱為赤緯 ,春分點的天球子午面與過天體的天球子午面的夾角為 赤經(jīng) 。 6 ?春分點與秋分點 黃道與赤道的兩個交點稱為 春分點 和 秋分點 。 ?黃極 通過天球中心，且垂直于黃道面的直線與天球的交點，稱為 黃極 。 ?黃道 地球公轉(zhuǎn)的軌道面 (黃道面 )與天球相交的大園稱為 黃道 。 ? 天球子午面與子午圈 含天軸并通過任一點的平面，稱為 天球子午面 . 天球子午面與天球相交的大園稱為 天球子午圈 。天球赤道面與地球赤道面相重