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第,二,二,章,章GPS,坐,坐,标,标,系,系,统,统,和,和,时,时,间,间,系,系,统,统,主,要,要,内,内,容,容,2.1,天,球,球,及,及,天,天,球,球,坐,坐,标,标,系,系,2.2,协,协,议,议,地,地,球,球,坐,坐,标,标,系,系,2.3GPS,坐,坐,标,标,系,系,统,统,2.4,时,时,间,间,系,系,统,统,2.1.1,天,天,球,球,主,主,要,要,点,点,、,、,线,线,、,、,圈,圈,2.1,天,天,球,球,及,及,天,天,球,球,坐,坐,标,标,系,系,定,义,义,：,：,以,以,空,空,间,间,某,某,一,一,点,点,为,为,中,中,心,心,、,、,半,半,径,径,为,为,无,无,穷,穷,大,大,的,的,一,一,个,个,圆,圆,球,球,。,。,作,用,用,：,：,天,天,文,文,学,学,中,中,通,通,常,常,把,把,参,参,考,考,坐,坐,标,标,建,建,立,立,在,在,天,天,球,球,上,上,分,类,类,：,：,站,站,心,心,天,天,球,球,、,、,地,地,心,心,天,天,球,球,、,、,日,日,心,心,天,天,球,球,天,顶,顶,（,（Z,）,）,和,和,天,天,底,底,（,（Z,）,）,天,轴,轴,（,（PP,）,）,和,和,天,天,极,极,（,（,南,南,、,、,北,北,天,天,极,极,）,）,天球赤,道,道面和,天,天球赤,道,道,天球子,午,午面和,天,天球子,午,午圈,上子午,圈,圈和下,子,子午圈,上赤道,点,点Q和,下,下赤道,点,点Q,天球上,的,的主要,点,点、线,、,、圈,子午线,和,和东西,南,南北点,（,（E、W、S,、,、N）,时圈,春分点,和,和秋分,点,点,春分点,和,和秋分,点,点,坐标原,点,点,坐标系,统,统建立,的,的三要,素,素,z,y,x,A(X,Y,Z,),Z,Y,X,O,起始子午面,赤道,坐标轴,指,指向,表示坐,标,标的参,数,数,2.1.2,天,天球坐,标,标系,天球坐,标,标系是,以,以天球,及,及天球,上,上的点,线,线圈为,基,基础所,建,建立的,坐,坐标系,天球坐,标,标系的,定,定义,依天球,中,中心的,不,不同来,划,划分,日心坐,标,标系、,地,地心坐,标,标系、,站,站心坐,标,标系,天球坐,标,标系的,分,分类,依所依,据,据的天,球,球上的,点,点线圈,的,的不同,来,来划分,时角赤,道,道坐标,系,系,以天球,赤,赤道、,子,子午面,和,和上赤,道,道点为,依,依据,用赤纬,和时角t表示,赤经赤,道,道坐标,系,系,以天球,赤,赤道、,过,过春分,点,点的时,圈,圈和春,分,分点为,依,依据,用赤经,和赤,纬,纬表,示,示,黄道坐,标,标系,以天球,黄,黄道、,过,过春分,点,点的黄,经,经圈和,春,春分点,为,为依据,用黄经l和黄,维,维,表示,视差,由于观,测,测者所,处,处位置,不,不同，,而,而使观,测,测同一,天,天体的,方,方向发,生,生变化,，,，这种,变,变化称,为,为视差,。,。视差,又,又有周,年,年视差,（,（恒星,视,视差）,、,、周日,视,视差等,之,之分。,地心、,站,站心与,日,日心天,球,球坐标,系,系的关,系,系,视差,地心、,站,站心与,日,日心天,球,球坐标,系,系的关,系,系,恒星：,采,采用赤,经,经,和赤纬,表示,人造地,球,球卫星,：,：采用,赤,赤经,、赤纬,和距,离,离r,表示,不同天,体,体坐标,表,表示方,法,法的不,同,同,天球赤,道,道坐标,系,系(,r),和天球,直,直角坐,标,标系(x,y,z),天球赤,道,道坐标,系,系和天,球,球直角,坐,坐标系,转换关,系,系,岁差和,章,章动,瞬时平,天,天极、,瞬,瞬时天,球,球平赤,道,道和瞬,时,时平春,分,分点（,仅,仅考虑,岁,岁差）,岁差章,动,动对天,球,球坐标,的,的影响,岁差、,章,章动导,致,致春分,点,点位置,发,发生变,化,化,瞬时真,天,天极、,瞬,瞬时天,球,球真赤,道,道和瞬,时,时真春,分,分点（,考,考虑岁,差,差和章,动,动的综,合,合影响,）,）,岁差章,动,动对天,球,球坐标,的,的影响,协议天,球,球坐标,系,系协议,天,天球坐,标,标系,经协商,指,指定的,某,某一特,定,定时刻,的,的平天,球,球坐标,系,系,协议天,球,球坐标,系,系（CIS）(1),当前，,国,国际上,所,所采用,的,的天球,坐,坐标系,国际大,地,地测量,协,协会和,国,国际天,文,文协议,联,联合会,确,确定从1984年1,月,月1日,起,起采用,为2000年1月15日12h（J2000.0）的,平,平天球,坐,坐标系,Z轴指,向,向J2000.0的,平,平北天,极,极,X轴指,向,向J2000.0的,平,平春分,点,点,Z轴指,向,向J2000.0的,平,平北天,极,极,X轴指,向,向J2000.0的,平,平春分,点,点,当前，,国,国际上,所,所采用,的,的天球,坐,坐标系,国际大,地,地测量,协,协会和,国,国际天,文,文协议,联,联合会,确,确定从1984年1,月,月1日,起,起采用,为2000年1月15日12h（J2000.0）的,平,平天球,坐,坐标系,Z轴指,向,向J2000.0的,平,平北天,极,极,X轴指,向,向J2000.0的,平,平春分,点,点,协议天,球,球坐标,系,系与真,天,天球坐,标,标系间,的,的关系,进行岁,差,差和章,动,动改正,协议天,球,球坐标,系,系（CIS）(2),特定时,刻,刻的,真天球,坐,坐标,章动改,正,正,特定时,刻,刻的,平天球,坐,坐标,J2000.0的平,天,天球坐,标,标,（协议,天,天球坐,标,标）,岁差改,正,正,1.,地球直,角,角坐标,系,系的定,义,义,原点O,与,与地球,质,质心重,合,合，Z,轴,轴指向,地,地球北,极,极，X,轴,轴指向,地,地球赤,道,道面与,格,格林尼,治,治子午,圈,圈的交,点,点，Y,轴,轴在赤,道,道平面,里,里与XOZ构,成,成右手,坐,坐标系,。,。,2.2,协,协议地,球,球坐标,系,系,图,2-2,直角坐,标,标系和,大,大地坐,标,标系,2.地,球,球大地,坐,坐标系,的,的定义,地球椭,球,球的中,心,心与地,球,球质心,重,重合椭,球,球的短,轴,轴与地,球,球自转,轴,轴重合,。,。空间,点,点位置,在,在该坐,标,标系中,表,表述为,（,（L，B，H,）,）。,地球直,角,角坐标,系,系和地,球,球大地,坐,坐标系,可,可用图2-2,表,表示：,对同一,空,空间点,，,，直角,坐,坐标系,与,与大地,坐,坐标系,参,参数间,有,有如下,转,转换关,系,系：,3.,直,直角坐,标,标系与,大,大地坐,标,标系参,数,数间的,转,转换,地心坐,标,标系,坐标原,点,点位于,地,地球质,心,心,地心坐,标,标系与,参,参心坐,标,标系,参心坐,标,标系,坐标原,点,点不位,于,于地球,质,质心,地心坐,标,标系和,参,参心坐,标,标系的,特,特点,地心坐,标,标系适,合,合于全,球,球用途,的,的应用,参心坐,标,标系适,合,合于局,部,部用途,的,的应用,有利于,使,使局部,大,大地水,准,准面与,参,参考椭,球,球面符,合,合更好,保持国家,坐,坐标系的,稳,稳定,有利于地,心,心坐标的,保,保密,定义：,由于地球,内,内部和外,部,部的种种,动,动力学,因素，使,得,得地球体,对,对于自转,轴,轴产生相,对,对运,动，因而,引,引起了地,极,极的移动,，,，这种现,象,象称,为极移。,极移,极移包括,Chandlar,分,分量（周,期,期1.2,年,年）和周,年,年分量,极移的测,定,定,测定极移, 通,过,过测定纬,度,度的变化,ILS（,后,后来的IPMS）,和,和BIH,国际协用,原,原点CIO（1900-1905平,均,均地极）,极原点（JYD）,（,（中国）,岁差、章,动,动和极移,岁差、章,动,动造成天,球,球坐标的,变,变化,极移造成,地,地球坐标,的,的变化,平地球坐,标,标系和瞬,时,时（真）,地,地球坐标,系,系,瞬时（真,）,）地球坐,标,标系,Z轴与瞬,时,时地球自,转,转轴重合,或,或平行的,地,地球坐标,系,系,平地球坐,标,标系,Z轴指向,空,空间中某,一,一固定点,（,（平极）,的,的地球坐,标,标系,平地球坐,标,标(X,Y,Z),和,和瞬时（,真,真）地,球坐标(x,y,z)的转,换,换关系,瞬时（真,）,）地球坐,标,标系与瞬,时,时天球坐,标,标系的关,系,系,早期的经,度,度零点,1884,，,，美，华,盛,盛顿国际,经,经度会议,定,定义：通,过,过英国Greenwich,天,天文台Airy仪,中,中心的子,午,午线为全,球,球统一的,起,起始子午,线,线。起始,子,子午线与,赤,赤道的交,点,点称为天,文,文经度零,点,点。,受板块运,动,动、局部,地,地壳运动,和,和极移的,影,影响,经度零点,的,的问题,格林尼治,平,平均子午,线,线,由多个天,文,文台共同,维,维持,可减少板,块,块运动、,局,局部地壳,运,运动和观,测,测误差的,影,影响,CIO-BIH经,度,度零点,通过CIO和天文,经,经度零点,的,的子午线,称,称为起始,子,子午线，,其,其与CIO赤道的,交,交点称为,赤,赤道参考,点,点或CIO-BIH经度零,点,点,几种常用,坐,坐标系之,间,间的关系,观测瞬间,的,的真天球,坐标系,岁差、章,动,动改正,旋转S,G,角,观测瞬间,的,的真地球,坐,坐标系,平地球坐,标,标系,极移改正,某一历元,的,的平天球,坐,坐标系,WGS-84坐标,系,系,2.3GPS,坐,坐标系,国际地球,参,参考框架(ITRF),北京54,旧,旧坐标系,北京54,新,新坐标系,WGS-84椭球,及,及其有关,常,常数,：WGS-84采,用,用的椭球,是,是国际大,地,地测量与,地,地球物理,联,联合会第17届大,会,会大地测,量,量常数推,荐,荐值，其,四,四个基本,参,参数,WGS-84坐标,系,系,WGS-84的定,义,义,：WGS-84是,修,修正NSWC9Z-2参考,系,系的原点,和,和尺度变,化,化，并旋,转,转其参考,子,子午面与BIH定,义,义的零度,子,子午面一,致,致而得到,的,的一个新,参,参考系，WGS-84坐标,系,系的原点,在,在地球质,心,心，Z轴,指,指向BIH1984.0定,义,义的协定,地,地球极（CTP）,方,方向，X,轴,轴指向BIH1984.0,的,的零度子,午,午面和CTP赤道,的,的交点，Y轴和Z,、,、X轴构,成,成右手坐,标,标系。它,是,是一个地,固,固坐标系,。,。,长半径：,a=63781372（m）；,地球引力,常,常数：,GM=3986005108m3s-20.6108m3s-2,；,；,正常化二,阶,阶带谐系,数,数：,C20=-484.1668510-6,1.3,10-9；,J2=10826310-8,地球自转角,速,速度：,=729211510-11rads-10.15010-11rads-1,国际地球参,考,考架 （ITRF）,国际地球参,考,考架 (ITRF)是IERS(InternationalEarthRotationService)制定,，,，由全球数,百,百个SLR,、,、VLBI,和,和GPS站,所,所构成,IGS精,密,密星历,Z轴指向CIO ，,利,利用SLR,、,、VLBI,和,和GPS等,技术维持.,提供站坐,标,标及速度场,信,信息,WGS84,与,与ITRF,的,的关系,WGS84,地,地面站坐标,精,精度为1m,到,到2m的精,度,度，ITRF则为厘米,级,级精度,引力常数不,同,同,WGS-84与ITRF的关系,WGS84,与,与ITRF,的,的转换关系,（1）椭球,参,参数有较大,误,误差。,1954年,北,北京坐标系,1. 1954年北京,坐,坐标系（BJ54旧）,坐标原点：,前,前苏联的普,尔,尔科沃。,参考椭球：,克,克拉索夫斯,基,基椭球。,平差方法：,分,分区分期局,部,部平差。,存在的问题,：,：,（2）参考,椭,椭球面与我,国,国大地水准,面,面存在着自,西,西,向东明显的,系,系统性倾斜,。,。,（4）定向,不,不明确。,（3）几何,大,大地测量和,物,物理大地测,量,量应用的参,考,考,面不统一,。,坐标原点：,陕,陕西省泾阳,县,县永乐镇。,参考椭球：1975年,国,国际椭球。,1980年,国,国家大地坐,标,标系（GDZ80）,平差方法：,天,天文大地网,整,整体平差。,特点：,（1）采用1975年,国,国际椭球。,（2）参心,大,大地坐标系,是,是在1954年北京坐,标,标系基,础上建立起,来,来的。,（3）椭球,面,面同似大地,水,水准面在我,国,国境内最为,密,密,合，是多点,定,定位。,（4）定向,明,明确。,（5）大地,原,原点地处我,国,国中部。,（6）大地,高,高程基准采,用,用1956,年,年黄海高程,。,。,新1954,年,年北京坐标,系,系（BJ54新）是由1980国,家大地坐标,（,（GDZ80）转换得,来,来的。,坐标原点,：陕西省泾阳,县,县永乐镇。,新1954,年,年北京坐标,系,系（BJ54新）,参考椭球,：克拉索夫,斯,斯基椭球。,平差方法,：天文大地,网,网整体平差,。,。,BJ54新,的,的特点,：,（1）采用,克,克拉索夫斯,基,基椭球。,（2）是综,合,合GDZ80和BJ54旧 建立,起,起来的参心,坐,坐标系。,（3）采用,多,多点定位。,但,但椭球面与,大,大地水准面,在,在,我国境内不,是,是最佳拟合,。,。,（4）定向,明,明确。,（,5）大地原,点,点与GDZ80相同，,但,但大地起算,数,数据不同。,（6）大地,高,高程基准采,用,用1956,年,年黄海高程,。,。,（7）与BJ54旧,相,相比，所采,用,用的椭球参,数,数相同，,其定位相近,，,，但定向不,同,同。,（8）BJ54旧 与BJ54新,无,无全国统,一,一的转换参,数，只能进,行,行局部转换,。,。,2.4,时,时间系统,沙瓶 -Sandglass,世界时,时间系统的,分,分类,力学时,原子时,GPS时,恒星时,参考点：,春分点,定义：,春分点两次,经,经过地方上,子,子午圈的时,间,间间隔为一,恒,恒星日。并,由,由此派生出,“,“时”、“,分,分”、“秒,”,”等单位；,属,属于地方时,。,。,数值上等于,春,春分点相对,于,于本地子午,圈,圈的时角。,有真恒星时,与,与平恒星时,之,之分,格林尼治恒,星,星时 ,格,格林尼治真,恒,恒星时,（GAST- Greenwich Apparent Sidereal,Time）,与,与格林尼治,平,平恒星时（GMST- Greenwich,MeanSiderealTime,）,）,太阳,时,时,参考,点,点,：太,阳,阳,定义,：太,阳,阳中,心,心连,续,续两,次,次经,过,过地,方,方上,子,子午,圈,圈的,时,时间,间,间隔,为,为一,太,太阳,日,日。,并,并由,此,此派,生,生出,“,“时,”,”、,“,“分,”,”、,“,“秒,”,”等,单,单位,；,；属,于,于地,方,方时,。,。,数值,上,上等,于,于太,阳,阳中,心,心相,对,对于,本,本地,子,子午,圈,圈的,时,时角,。,。,正午,（,（0h）,与,与子,夜,夜（12h）,有真,太,太阳,时,时（t,）与,平,平太,阳,阳时,（,（m,）,），,真,真太,阳,阳日,与,与平,太,太阳,日,日,平太,阳,阳,周,周年,视,视运,动,动的,轨,轨迹,在,在赤,道,道面,上,上；,运,运动,角,角速,度,度恒,定,定，,且,且等,于,于真,太,太阳,的,的平,均,均角,速,速度,。,。,真太,阳,阳时,与,与平,太,太阳,时,时之,间,间的,关,关系,定义,：格,林,林尼,治,治零,子,子午,线,线处,的,的民,用,用时,称,称为,世,世界,时,时。,UT0、UT1与UT2,世界,时,时,问题,的,的引,出,出：,极,极移,和,和地,球,球自,转,转的,不,不均,匀,匀（,长,长期,趋,趋势,变,变缓,，,，且,存,存在,短,短周,期,期变,化,化和,季,季节,性,性变,化,化）,UT0：,未,未经,改,改正,的,的世,界,界时,UT1：,引,引入,极,极移,改,改正,（,（,）的,世,世界,时,时,UT2：,引,引入,极,极移,改,改正,（,（,）和,地,地球,自,自转,速,速度,的,的季,节,节改,正,正（,T,s,）的,世,世界,时,时,定义,：,：,根据,行,行星,在,在太,阳,阳系,中,中的,运,运动,所,所得,到,到的,时,时间,，,，称,为,为力,学,学时,。,。,2.4.2,力,力,学,学时,历事,（,（书,）,）时,历书,时,时是,以,以太,阳,阳系,内,内的,天,天体,公,公转,运,运动,为,为基,础,础的,时,时间,系,系统,，,，其,规,规定1900,年,年1,月,月1,日,日12h,的,的回,归,归年,长,长度,的,的1/31556925.9747,为,为1,历,历书,秒,秒。,在,在该,瞬,瞬间,，,，历,书,书时,与,与世,界,界时,在,在数,值,值上,相,相同,，,，其,后,后关,系,系如,下,下,地球,动,动力,学,学时,太,太阳,系,系质,心,心力,学,学时TDB与TDT的,差,差别,是,是有,相,相对,论,论效,应,应所,引,引起,的,的,定义,1967,年,年10月,，,，第,十,十三,届,届国,际,际度,量,量衡,大,大会,通,通过,：,：位,于,于海,平,平面,上,上的,铯,铯133,（,（Cs133,）,）原,子,子基,态,态两,个,个超,精,精细,能,能级,间,间在,零,零磁,场,场中,跃,跃迁,辐,辐射,振,振荡9192631770,周,周所,持,持续,的,的时,间,间为1原,子,子时,秒,秒。,（,（原,子,子时,秒,秒长,的,的定,义,义）,2.4.3,原,原,子,子时,原本,规,规定AT,与,与UT2,在,在1958年1月1日0h,时,时相,同,同，,但,但实,际,际相,差,差0.0039秒,，,，即,：,：(AT-UT2),1958.0,=-0.0039秒,。,。（,原,原子,时,时时,刻,刻的,定,定义,）,）,协调,世,世界,时,时（UniversalTimeCoordinated,UTC,）,）,与AT秒,长,长相,同,同,通过,跳,跳（,闰,闰）,秒,秒（LeapSeconds,）,），,与,与UT的,差,差值,保,保持,在,在0.9,秒,秒内,（,（通,常,常在6月30,日,日24h,或,或12月31,日,日24h,进,进行,跳,跳秒,）,）,正闰,秒,秒（,增,增加1秒,）,）与,负,负闰,秒,秒（,去,去掉1秒,）,）,国际,原,原子,时,时（InternationalAtomicTime,IAT）,1977,年,年建,立,立,通过100台,原,原子,钟,钟比,对,对求,得,得,国际,原,原子,时,时（IAT）,与,与历,事,事（,书,书）,时,时（ET,）,）,GPS时,（,（GPSTime,GPST,）,）,原子,时,时，1986,年,年1,月,月6,日,日0h与UTC重,合,合。,IAT,GPST=19s,从1986年1月6日0h,到,到目,前,前（2002.9.17）,，,，UTC,又,又跳,（,（闰,）,）了13,秒,秒,2.4.4GPS,时,时,1.,什,什,么,么是,岁,岁差,和,和章,动,动?,北,北天,极,极在,天,天球,上,上是,怎样,运,运动,？,？,思考,题,题,2.,什,什,么,么是,天,天球?简,述,述天,球,球上,的,的主,要,要点,、,、,线、,圈,圈?,3.,简,简,述,述时,间,间类,型,型?,4.,区,区,别,别协,议,议天,球,球坐,标,标系,和,和地,球,球坐,标,标系,统,统?,
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