6第六讲 坐标系统

主讲：周建郑

授课内容一、参心坐标系

二、地心坐标系三、天球坐标系

为什么需要坐标系统

了解自身所处环境的需要

与同伴交流的需要

描述我们所处的位置

精确描述我们 所处位置需要

规范描述我们 所处位置需要

建立坐标系统

一、参心坐标系1. 概述BJZ54(原)参心大地坐标系 参心坐标系 GDZ80 BJZ54 参心空间直角坐标系

地球表面与各种椭球之间的关系4

一、参心坐标系1.概述确定椭球的形状和大小

定 参心大地坐标系的建立 定

位

向

确定大地原点

2.1954北京坐标系克拉索夫斯基椭球

1954北京坐标系 原点 指向 尺度

椭球中心 参心

国际标准

长半轴： a 6378245 m 扁率： f 1 / 298.36

Z轴

X轴

Y轴

2.1954北京坐标系克拉索夫斯基椭球

椭球参数不精确 无物理特性参数

椭球定向 不明确

长半轴： a 6378245 m 扁率： f 1 / 298.3

大地点坐标是 分区平差获得

3.1980西安大地坐标系全国天文大地网 施行整体平差 1980西安大地坐标系

椭球形状与大小

IAG1975椭球

a 6378140 m GM 3.986005 1014 m 3 s 2 J 2 1.08263 10 3

7.292115 10 5 rad s 1f 1 / 298.2578

3.1980西安大地坐标系

1980西安大地坐标系

IAG1975椭球

椭球定位

短半轴

起始子午面

椭球面

一、参心坐标系4.1954年新北京坐标系(BJZ54)新1954年北京坐标系是通过1980年西 安坐标系的三个定位参数平移至克拉索夫斯 基椭球中心，长半径与扁率仍取克拉索夫斯 基椭球几何参数。而定位与1980年大地坐 标系相同(即大地原点相同),定向也与 1980椭球相同。因此，新1954年北京坐标 系的精度和1980年坐标系精度相同，而坐 标值与旧1954年北京坐标系的坐标接近。

二、地心坐标系地心空间大地 平直角坐标系 地心空间大地 直角坐标系 地心坐标系 地心大地坐标系 地心空间大地 瞬时直角坐标系

通常所说的地心坐标系都是指地心空间 大地平直角坐标系，简称地心直角坐标系， 它是卫星大地测量中的一种常用坐标系。

二、地心坐标系1.建立地心坐标系的意义和方法(1) 意义(1)不适合建立全球统一坐标系的要求 参心坐标系的缺点 (2)不便于研究全球重力场 (3)水平控制网和高程控制网分离，破 坏了空间点三维坐标的完整性。 在上述这3方面，地心坐标系就表现出明显的优势。因此，建立并 不断精化地心直角坐标系统，对于发展空间技术和解决卫星大地测量 等问题具有特殊意义。

二、地心坐标系1.建立地心坐标系的意义和方法(2)方法重力方法最理想的方法

方法

天文大地测量方法

空间大地测量的方法

二、地

心坐标系2.地心坐标系的表述形式

Z P N

坐标原点 Z轴

格林尼治 天 文 台

Z

X轴 Y轴 O Y

Y P点坐标 (X,Y,Z) X S

X

3.大地坐标系

大地经度(L)

过地面点的子午面与起 始子午面之间的夹角

格林尼治 天 文 台

P

N

HM

大地纬度(B)

G

过地面点的法线与赤道 面之间的夹角

B L

大地高(H)

地面点沿法线至参考椭 球面的距离 P点坐标(L,B,H)

S(X,Y,Z) 为坐标系转换

(L,B,H)15

4.WGS—84大地坐标系 属于协议地球坐标系

ZN

地心坐标系

WGS-84椭球

a 6378137m f 1: 298.257223563 WGS-84空间直角坐标系

Y O

X

S

5.地方独立坐标系地方独立坐标系：为了实用、方便和科学的目的， 将地方独立测量控制网建立在当地的平均海拔高程面 上，并以当地子午线作为中央子午线进行高斯投影求 得平面坐标。这些地方独立坐标系隐含着一个与当地平均海拔 高程相对应的参考椭球，我们称之为地方参考椭球。中心一致 地方参考椭球与国 家参考椭球的关系 轴向一致

扁率相等

长半径有一增量

6.ITRF坐标框架简介International Terrestrial Reference ITRF 国际地球参考框架

原点：在地球体系的质心

参考椭球 ：WGS—84椭球

三、 天球坐标系1.天球上的点和圈 天球 天轴与天极 天球赤道面与天球赤道 天球子午面与天球子午圈 黄道 黄极 北黄极 北天极

春分点春分点和天球赤道面

基准点和基准面19

南天极

南黄极

三、 天球坐标系2.岁差与章动地球自转轴指向在空间不断摆动。

2.岁差与章动(1)岁差 岁差是指由于日月行星引力共同作用的结果，使地球 自转轴在空间的方向发生周期性变化。在日月引力的 共同影响下，使北天极绕黄北极以顺时针方向缓慢地 旋转，从而使春分点在黄道上每年西移约50.37秒， 其漂移周期大约为25800年。

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