参考系坐标系转换汇总.doc

1 天球坐标系、地球坐标系和卫星丈量中常用的坐标系的成立方法天球直角坐标系天球坐标系天球球面坐标系坐标系地球直角坐标系地球坐标系地球大地坐标系常用的天球坐标系：天球赤道坐标系、天球地平坐标系和天文坐标系在天球坐标系中，天体的空间地点可用天球空间直角坐标系或天球球面坐标系两种方式来描绘1 天球空间直角坐标系的定义地球质心O为坐标原点，Z轴指向天球北极，X轴指向春分点，Y轴垂直于XOZ平面，与X轴和Z轴组成右手坐标系则在此坐标系下，空间点的地点由坐标（X，Y，Z）来描绘春分点：当太阳在地球的黄道上由天球南半球进入北半球，黄道与赤道的交点）2 天球球面坐标系的定义地球质心O为坐标原点，春分点轴与天轴（天轴：地球自转的轴）所在平面为天球经度（赤经）丈量基准——基准子午面，赤道为天球纬度丈量基准而成立球面坐标空间点的地点在天球坐标系下的表述为（r，α，δ）天球空间直角坐标系与天球球面坐标系的关系可用图2-1表示：岁差和章动的影响岁差：地球实质上不是一个理想的球体，地球自转轴方向不再保持不变，这使春分点在黄道上产生迟缓的西移，这类现象在天文学中称为岁差章动：在日月引力等因素的影响下，刹时北天极将绕刹时平北天极旋转，大概呈椭圆，这类现象称为章动。

极移：地球自转轴相对地球体的地点其实不是固定的，因此，地极点在地球表面上的地点，是随时间而变化的，这类现象称为极移地球的自转轴不单受日、月引力作用而使其在空间变化，并且还受地球内部质量不均匀影响在地球内部运动前者致使岁差和章动，后者致使极移协议天球坐标系：为了成立一个与惯性坐标系统相靠近的坐标系，人们往常选择某一时刻，作为标准历元，并将现在地球的刹时自转轴（指向北极）和地心至瞬时春分点的方向，经过刹时的岁差和章动更正后，分别作为X轴和Z轴的指向，由此成立的坐标系称为协议天球坐标系3 地球坐标系地球直角坐标系和地球大地坐标系的变换此中：过椭球面上一点的法线，可作无穷个法截面，此中一个与该点子午面相垂直的法截面同椭球面相截形成的闭合的圈称为卯酉圈在下列图中，PEE′即为过点P的卯酉圈ea2b2曲率半径是指曲率的倒数；椭圆的第一偏爱率a协议地球坐标系（CTS）：1960年国际大丈量与地球物理结合会决定以1900.0~1905.0五年地球自转轴刹时地点的均匀值作为地球的固定级称为国际协定原点CIO平川球坐标系的Z轴指向国际协议原点CIO4 1）站心赤道直角坐标系P1是测站点，O为球心以O为原点成立球心空间直角坐标系O-XYZ。

以P1为原点成立与相应坐标轴平行的坐标系叫站心赤道直角坐标系P1-XYZ明显，同坐标系有简单的平移关系：2）站心地平直角坐标系以P1为原点，以P1点的法线为z轴（指向天顶为正），以子午线方向为x轴向北为正，y轴与x，z垂直向东为正成立的坐标系叫站心地平直角坐标系站心地平直角坐标系与站心赤道直角坐标系的变换关系以下：5 WGS-84坐标系和我国的大地坐标系WGS－84（1984年）是美国国防部研制确立的大地坐标系几何定义：原点—在地球质心Z轴—指向BIH1984.0定义的协议地球(CTP）方向X轴—指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点Y轴—与Z、X轴组成右手坐标系WGS-84大地水平面高N等于由GPS定位测定的点的大地高H减该点的正高H正N 值能够利用地球重力场模型系数计算得出；也能够用特别的数学方法精准计算局部大地水平面高N一旦N确立，可利用H正=H-N计算GPS各点的的正高H正GPS高程丈量是利用全世界定位系统(GPS)丈量技术直接测定地面点的大地高正高：它是地面点到大地水平面的距离2 国家大地坐标系（参心坐标系）1 1954年北京坐标系a．属参心大地坐标系；b．采纳克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；c. 大地原点在原苏联的普尔科沃；d．采纳多点定位法进行椭球定位；e．高程基准为1956年轻岛验潮站求出的黄海均匀海水面。

f．高程异样以原苏联1955年大地水平面从头平差结果为起算数据按我国天文水平路线计算而得2 1980年国家大地坐标系（ 1）大地原点陕西省径阳县永乐镇；（ 2）参心坐标系，椭球短轴Z轴平行于地球质心指向地极原点方向，大地开端子午面平行于格林尼治均匀天文台子午面；X轴在大地开端子午面内与Z轴垂直指向经度0方向；Y轴与Z、X轴成右手坐标系；（ 3）多点定位；（ 4）大地高程以1956年轻岛验潮站求出的黄海均匀水面为基准3 2000国家大地坐标系（地心坐标系）依据《中华人民共和国测绘法》，经国务院同意，我国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系通告以下：①2000国家大地坐标系是全世界地心坐标系在我国的详细表现，其原点为包含海洋和大气的整个地球的质心②2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系变换、连接的过渡期为8年至10年现有各种测绘成就，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系；2008年7月1往后重生产的各种测绘成就应采纳2000国家大地坐标系③国家测绘局负责启用2000国家大地坐标系工作的一致领导，拟订2000国家大地坐标系变换实行方案，为各地方、各部门现有测绘成就坐标系变换供给技术支持和服务；4 高斯平面直角坐标系高斯投影为正形投影，即等角投影；除赤道外的其他纬线，投影后为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴；经线与纬线投影后仍旧保持正交。

60带自首子午线开始，按60的经差自西向东分红60个带30带自1.50开始，按30的经差自西向东分红120个带X轴向北为正，y轴向东为正5 横轴墨卡托（UTM)投影①属于横轴等角割椭圆柱投影；②中央子午线投影长度比不等于1而是等于0.9996，两条割线上没有变形；③该投影在南纬80至北纬84范围内使用；④全世界分60个带，从西经180连续向东编号6 地方独立坐标系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网都有自己的原点，自己的定向3 坐标系统之间的变换在 GPS丈量中，常常要进行坐标变换和基准变换坐标变换：在不一样的坐标表示形式间进行变换基准变换：在不一样的参照基准间进行变换基准：为描绘空间地点的点、线、面在大地丈量中基准是指用以描绘地球形状的参照椭球的参数分为坐标平移、绕坐标轴旋转、尺度变换（详细变换见常用坐标系及其变换.pptx58 页）布尔萨（Bursa-Wolf）七参数模型！！！二时间系统卫星大地丈量的任何一个观察量归根究竟都是对时间的丈量，对时间丈量精度要求很高时间基准包含时间原点（时刻）和时间尺度（时间段）GPS定位对时间系统的要求GPS时间系统要求：全世界一致的时间原点和高精度的时间尺度。

原由：① GPS卫星作为高空动向已知点，其地点是瞬间变化的时间胸怀的精度就意味着空间地点的精度比如:若要定轨偏差小于1cm，则时间精度起码要求2.6×10-6s② GPS定位是经过测定电磁波信号流传时间来测定站星距离的例：若要距离偏差小于1cm，则时间精度起码要求3×10-11s任何一个可观察的周期的运动现象，只需切合条件，都可用作确准时间间隔需知足：①连续的，周期性的；②运动的周期就。