文档介绍：第十章坐标系统
§ 天球坐标系和地球坐标系
§ WGS-84坐标系和我国的大地坐标系
§ 坐标系统之间的转换
§
常用坐标系及其转换
为什么提出坐标系？
描述物体运动，必须有参照物,为描述物
体运动而选择的所有参照物叫参照系（参考
系）。参照系是粗略的，不精确的，必须建
立坐标系。准确和完善的描述物体的运动，
观测的结果模拟及表示或解释需要建立一个
坐标系统。
常用坐标系及其转换
怎样定义一个坐标系？
坐标系固连在参照系上，且与参照系同
步运动。要完全定义一个三维空间直角坐标
系必须明确指出：
①坐标原点的位置。
②三个坐标轴的指向。
③长度单位。
P
r
常用坐标系及其转换
空间直角坐标系符合右手法则或左手法则：
注：一经定义坐标系，空间一点对应一组坐标，坐
标系不同，坐标值也不同。
常用坐标系及其转换
为什么选用空间直角坐标系？
任一点的空间位置可由该点在三个坐标
面的投影（X，Y，Z）唯一地确定，通过坐
标平移、旋转和尺度转换，可以将一个点的
位置方便的从一个坐标系转换至另一个坐标
系。与某一空间直角坐标系所相应的大地坐
标系（B，L，H），只是坐标表现形式不
同，实质上是完全等价的，两者之间可相互
转化。
常用坐标系及其转换
GPS定位采用坐标系：
在GPS定位测量中，采用两类坐标系，
即天球坐标系与地球坐标系，两坐标系的坐
标原点均在地球的质心，而坐标轴指向不
同。天球坐标系是一种惯性坐标系，其坐标
原点及各坐标轴指向在空间保持不变，用于
描述卫星运行位置和状态。地球坐标系随同
地球自转，可看作固定在地球上的坐标系，
用于描述地面观测站的位置。
常用坐标系及其转换
§ 天球坐标系和地球坐标系
天球：指以地球质心M为中心，半径r为任意长度
的一个假想的球体。
一、天球坐标系
M
黄道
γ
ε
Pn
Πs
Πn
天球赤道
Ps
天轴与天极：地球自
转轴的延伸直线为天
轴；天轴与天球的交
点Pn和Ps称为天极，
其中Pn为北天极，为
Ps南天极。
天球赤道面与天球赤道：
通过地球质心M与天
轴垂直的平面，称为天球
赤道面。天球赤道面与天
球相交的大圆，称为天球
赤道。
黄道：地球公转的轨道面
与天球相交的大圆。
黄赤交角：黄道与赤道的
夹角。
黄极：通过天球
中心，且垂直于
黄道面的直线与
天球的交点。其
中靠近北天极的
交点为北黄极，
靠近南天极的交
点为南黄极。
春分点：当太阳在
黄道上从天球南半
球向北半球运行
时，黄道与天球赤
道的交点。
注：春分点和天球道赤
面，是建立参考系的重
要的基准点和基准面。
常用坐标系及其转换
近日点
远日点
地球
太阳
春分点
秋分点
常用坐标系及其转换
M
黄道
γ
ε
Pn
Πs
Πn
原点—地球质心M
Z轴—指向天球北极Pn
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。
Z
X
Y
天球空间直角坐标（X，Y，Z）的定义：
常用坐标系及其转换
M
γ
z
Ps
天球赤道
Pn
y
x
s
y
z
x
α
δ
r
天球中心与地球质心M重合，赤经α为含天轴和春分点的天球子午面与过天体s的天球子午面之间的夹角，赤纬δ为原点M至天体s的连线与天球赤道面之间的夹角，向径γ为原点M至天体s的距离。
天球球面坐标（α，δ，γ）的定义：
常用坐标系及其转换