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
§ 时间系统
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。
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
z
x
y
o
左手坐标系
空间直角坐标系符合右手法则或左手法则:
x
y
z
o
右手坐标系
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。
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。
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。
在空间的位置和方向应保持不变,
或仅作匀速直线运动。
§ 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。
近日点
远日点
地球
太阳
春分点
秋分点
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:
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: