天球坐标系与地球坐标系

天球和地球坐标系的区别
天球和地球坐标系的区别：⽂献说天球⽤于描述卫星运动、地球⽤于描述地球上物体的位置，两个坐标系的区别在于坐标轴的定义不同。

以协议惯性坐标系(CIS)(即下⾯说的天球坐标系)和协议地球坐标系(CTS)为例。

协议惯性坐标系(CIS)：原点：地球质⼼；⼀般采⽤J2000协议惯性坐标系。

选⽤2000年1⽉1⽇质⼼⼒学时(TDB)为标准历元，并经过该瞬时的岁差和章动改正后的北天极、春分点确定Z轴和X轴。

协议地球坐标系(CTS)：原点：地球质⼼；Z轴指向地球平级(协议地极)；X轴指向平均格林尼治⼦午线。

我困惑的地⽅在于：认为惯性坐标系在跟着地球⼀起转动，对X轴定向不理解。

对于两个坐标系的X轴定向：重点在于春分点上，天球选定春分点，应该理解为天球上的春分点，⽽不是地球上的，天球是⽆限⼤的，那么春分点的位置就应该是地球上春分点⽆线延伸投影在天球上的点。

那么天球坐标系的X轴以地球质⼼为原点指向⼀个固定的⽆限远的地⽅，应该是不动的(这⾥的不动也是相对的，就算是相对太阳系吧)。

以此建⽴的坐标系才能正确描述卫星的运动，如果将春分点理解在地球上，那么天球坐标系就跟随地球⼀起转动了，与地球坐标系并⽆实质差异。

一．地球坐标系地面和空间点位的确定总是要参照于某一给定的坐标系。

坐标系是人为设计和确定的，根据不同的使用目的，所采用的坐标系亦各不相同。

大地测量中采用的坐标系主要有两大类型，即天球坐标系和地球坐标系。

天球坐标系用于确定天体在天球上的位置。

其天球空间直角坐标系原点位于地球质心0；Z轴指向天球北极；X轴指向春分点;Y轴垂直于X0Z平面，与X轴和Z轴构成右手直角坐标系。

地球坐标系就是固定在地球上并和地球一起自转和公转的坐标系。

我们日常采用的坐标系统，虽则表现形式各有不同，但均是与地球体相固联，从这个意义上说，都可以认为是属于地球坐标系。

但通常地球坐标系专指全球或国家统一定义并确定的坐标系。

从几何意义上说，定义坐标系的关键就在于坐标原点、坐标轴指向及边长尺度的选取。

对于地球坐标系而言，显然须使它的一个坐标轴（Z 轴）重合或平行于地球的自转轴。

因为采用常规的测角、量边、天文观测技术只能测定和解求点位的大地经纬度，而对于国家控制网的计算是以参考椭球面作为基准面的。

所以根据所选取的坐标原点位置的不同，即参考椭球不同，地球坐标系可分为地心坐标系和参心坐标系，前者的坐标原点与地球质心相重合；后者的坐标原点则偏离于地心，而重合于某个国家、地区所采用的参考椭球的中心。

现代大地测量常用坐标系主要有此划分与定义。

地球坐标系的建立与地球椭球的选取有着十分紧密的联系。

对于一设定的参考椭球从理论上说，只要空间直角坐标系的原点0与椭球中心相重合，Z轴与椭球短轴相重合，Z0X坐标面与起始大地于午面重合。

空间点位的三维直角坐标与椭球面上的大地纬度b、大地经度L、大地高H（点位沿椭球面法线方向到椭球面的距离）存在着严格的对应关系，它们是两种等价的坐标表述方式。

即地球坐标系由几何形式可分为空间直角坐标系和大地坐标系.1）空间直角坐标系空间直角坐标系坐标原点0与参考椭球中心相重合，Z轴指向参考椭球北极，X轴指向首子午面与地球赤道的交点，Y轴垂直于X0Z平面并与X轴、Z轴构成右手坐标系，任意一点的位置可用（X、Y、Z）坐标系来表示。

天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法天球坐标系与地理坐标系的趣谈哎呀，说起咱们地球这大个儿，真是让人又爱又恨。

它就像是一个神奇的大舞台，上面上演着一出出精彩绝伦的戏码。

而在这舞台上，有那么两个坐标系，它们就像是两个好朋友，天天在一起聊天、玩耍，可你知道它们是谁吗？没错，就是天球坐标系和地理坐标系啦！先来聊聊那个天球坐标系吧。

这个家伙啊，长得有点像个圆滚滚的小胖子，他的脑袋上戴着一顶金边帽子，眼睛闪闪发光，好像在告诉我们：“嘿，我可是个超级明星哦！”他的身子是在一个叫做“天球”的大圈里转来转去，这个“天球”其实就是咱们头顶上的星空啦。

而他的“脚”呢，则是我们地球上的各个地方。

想象一下，当你站在一个陌生的城市街头，抬头仰望星空，突然看到一颗星星特别亮，那就是天球坐标系在向你招手呢！再来说说地理坐标系。

这个小家伙长得有点瘦弱，但他可是个聪明伶俐的家伙。

他的身子是由经纬度构成的，就像咱们人的身高体重一样，有高有矮，有胖有瘦。

而他的“脑袋”则是用赤道和本初子午线画出来的圆圈，这两个圆圈就像是他的两个耳朵，让他能够更好地倾听大地的声音。

这两个坐标系虽然长得不一样，但他们之间的关系就像是一对形影不离的好伙伴。

你如果想知道某个地方在哪里，只需要找到它的经纬度就可以了。

比如说，你想知道你家的地址在哪个经纬度上吗？那就打开手机，输入“经度-纬度”，马上就能告诉你答案啦！不过，有时候我们也会犯糊涂。

就像有一次，小明在地图上找了半天，终于找到了自己家的位置，但当他问妈妈怎么走时，妈妈却说：“我不知道你家在哪个经纬度上。

”小明一听急了，差点就要跳起来了。

还好，后来妈妈耐心地给他解释了一番，小明才恍然大悟。

所以啊，我们在使用这两个坐标系的时候，可得要细心一些，不要让自己陷入困境哦。

就像我们在生活中，有时候会遇到一些困难和麻烦，但我们只要用心去解决，就一定能够克服困难，走向成功。

好了，关于天球坐标系和地理坐标系的故事就讲到这里啦。

天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法一、天球坐标系与地理坐标系的概念大家好，今天我们来聊聊天球坐标系和地理坐标系这两个概念。

我们要明白什么是天球坐标系，什么是地理坐标系。

简单来说，天球坐标系就是以地球为一个巨大的球体，将整个宇宙划分成若干个区域，每个区域都有一个特定的名称。

而地理坐标系则是我们日常生活中常用的坐标系，它是一个二维的平面，用来表示地球上的位置。

二、天球坐标系的特点天球坐标系有很多特点，其中最显著的就是它的单位是角度。

在天球坐标系中，我们用经度、纬度和高度三个角度来表示一个点在宇宙中的位置。

这三个角度之间的关系是：经度和纬度共同构成一个平面，称为赤道面；高度则表示这个点离地球表面的距离。

三、地理坐标系的特点地理坐标系的特点主要是它的单位是距离。

在地理坐标系中，我们用经度、纬度和海拔高度三个参数来表示一个点在地球上的位置。

这三个参数之间的关系是：经度和纬度共同构成一个平面，称为子午线圈；海拔高度则表示这个点离海平面的距离。

四、天球坐标系与地理坐标系的关系虽然天球坐标系和地理坐标系有很大的不同，但它们之间还是有一定的联系的。

它们都是用来表示空间位置的；它们都有一定的数学基础，如三角函数、向量等；它们都可以用于导航、天文观测等领域。

五、天球坐标系与地理坐标系的应用现在我们来谈谈天球坐标系和地理坐标系在实际应用中的一些例子。

比如说，在导航系统中，我们需要将地球上的位置转换成天球坐标系或地理坐标系的形式，以便更准确地定位目标地点；又比如说，在天文观测中，我们需要将天球上的星体映射到地理坐标系上，以便更好地研究它们的运动轨迹。

六、总结天球坐标系和地理坐标系虽然有很大的不同，但它们都是用来表示空间位置的重要工具。

通过学习它们的特点和应用，我们可以更好地理解宇宙的本质和地球的结构。

希望大家能够喜欢今天的分享，谢谢大家！。

天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法在我们的日常生活中，我们经常会听到天球坐标系和地理坐标系这两个概念。

它们都是用来描述地球表面位置的，但它们的定义和应用场景有很大的不同。

本文将从理论和实践的角度，详细探讨天球坐标系和地理坐标系的区别和联系。

我们来了解一下天球坐标系。

天球是一个假想的球体，它的表面上的所有点都与一个固定的点(地心)保持等距离。

这个固定的点被称为地心。

天球坐标系是一种以天球为基准的坐标系，它的基本单位是度数。

在天球坐标系中，我们可以用经度、纬度和高度三个方向来表示一个点的位置。

经度是指从正东方向到某点的水平距离，纬度是指从正北方向到某点的垂直距离，高度是指某点到地心的距离。

接下来，我们来了解一下地理坐标系。

地理坐标系是一种以地球表面为基础的坐标系，它的基本单位是米。

在地理坐标系中，我们可以用经度、纬度和高程三个方向来表示一个点的位置。

经度是指从正东方向到某点的水平距离，纬度是指从正北方向到某点的垂直距离，高程是指某点到平均海平面的距离。

虽然天球坐标系和地理坐标系都包含经度、纬度和高度三个方向，但它们的定义和应用场景有很大的不同。

天球坐标系是以天球为基准的坐标系，而地理坐标系是以地球表面为基础的坐标系。

这意味着在天球坐标系中，经度、纬度和高度都是相对于地心的，而在地理坐标系中，经度、纬度和高程都是相对于平均海平面的。

天球坐标系主要用于天文观测和研究，例如确定恒星、行星和其他天体的位置。

而地理坐标系则广泛应用于地图制作、导航、建筑测量等领域。

例如，在地图制作中，我们需要将地球表面划分为许多小块，并为每个小块分配一个唯一的地理坐标。

这样，我们就可以用这些地理坐标来表示地球上的各种地理位置信息。

天球坐标系和地理坐标系之间还存在一定的转换关系。

虽然它们的定义和应用场景有很大的不同，但在某些情况下，我们可以将一个点从天球坐标系转换为地理坐标系，或将一个点从地理坐标系转换为天球坐标系。

这种转换关系通常需要考虑地球的形状、重力场分布等因素。

天球坐标系和地球坐标系天球坐标系天球坐标系是利用基本星历表的数据把基本坐标系固定在天球上，星历表中列出一定数量的恒星在某历元的天体赤道坐标值，以及由于岁差和自转共同影响而产生的坐标变化。

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，天体的空间位置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述。

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轴构成右手坐标系。

则在此坐标系下，空间点的位置由坐标（X，Y，Z）来描述。

2．天球球面坐标系的定义地球质心O为坐标原点，春分点轴与天轴所在平面为天球经度（赤经）测量基准——基准子午面，赤道为天球纬度测量基准而建立球面坐标。

空间点的位置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：图2-1 天球直角坐标系与球面坐标系对同一空间点，天球空间直角坐标系与其等效的天球球面坐标系参数间有如下转换关系：2.1.2地球坐标系地球坐标系有两种几何表达方式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。

1．地球直角坐标系的定义地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。

2.地球大地坐标系的定义地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。

空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）。

地球直角坐标系和地球大地坐标系可用图2-2表示：图2-2 地球直角坐标系和大地坐标系对同一空间点，直角坐标系与大地坐标系参数间有如下转换关系：2.1.3站心赤道直角坐标系与站心地平直角坐标系1．站心赤道直角坐标系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）建立的坐标系叫站心地平直角坐标系。

名词解释：1.天球坐标系：天球坐标系的坐标原点为地心O,X轴指向春分点，Z轴指向北天极，Y轴垂直于XOZ平面，并构成右手坐标系。

2.地球坐标系：地球坐标系的坐标原点为地心O,X轴指向地球赤道面与格林威治子午面交线的方向，Z轴为地球自转轴，Y轴垂直XOZ轴,并构成右手坐标系。

3.瞬时天球坐标系：原点位于地球质心，z轴指向瞬时地球自转方向（真天极），x轴指向瞬时春分点（真春分点），y轴按构成右手坐标系取向。

4. 瞬时地球坐标系：原点位于地球质心，z轴指向瞬时地球自转轴方向，x轴指向瞬时赤道面和包含瞬时地球自转轴与平均天文台赤道参考点的子午面之交点，y轴构成右手坐标系取向。

5.章动：在日月引力等因素的影响下，月球绕地球的运动轨道以及月球与地球之间的距离都在不断变化，将这时的北天极称为瞬时北天极。

瞬时北天极绕平北天极沿椭圆轨迹进行旋转，这种现象称为章动。

6.岁差：地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢地移动，春分点在黄道上随之缓慢移动的现象。

7.地极移动（极移）:地球瞬时自转轴在地球上随时间变化而改变。

8.WGS84坐标系：原点位于地球质心，Z轴：指向BIH1984.0定义的协议地球极（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轴构成右手坐标系；9.历元：各种天球坐标系和地球坐标系无不归属于某一确定的时刻（瞬间），天文学中常称历元。

10.恒星时系统:以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所定义的时间系统。

11.平太阳时系统:以平太阳为参考点，由平太阳的周日视运动所定义的时间系统。

12.世界时UT：以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时。

与平太阳时的尺度相同，但起算点不同。

13.原子时系统：秒长即铯原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射振荡9192631170周所持续的时间。

14协调世界时：采用原子时秒长，用跳秒（闰秒）的方法使协调时与世界时的时刻相接近，其差不超过1秒。

天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法天球坐标系与地坏上的地理坐标系，这是一个让人头疼的概念。

不过别担心，我来给你讲讲，绝对让你轻松理解！我们来说说天球坐标系。

天球坐标系是一个假想的圆球体，它的表面上有无数个点，这些点的坐标就是天球坐标。

天球坐标系里的点是按照赤道、春分点、秋分点等特殊位置划分的。

这个坐标系有点像我们的地球，只不过它是一个虚拟的球体，而不是一个真实的球体。

现在我们再来看看地理坐标系。

地理坐标系就是一个我们现实生活中的坐标系，它是由经度、纬度和海拔高度组成的。

经度是从东到西的一条线，纬度是从南到北的一条线，海拔高度则是从地球表面到海平面的高度差。

这个坐标系是我们用来描述地球表面位置的一个标准体系。

天球坐标系和地理坐标系之间的关系就像是我们小时候玩的“东南西北”游戏。

在这个游戏中，我们需要根据一个点的位置来判断它是在哪个方向上。

比如说，如果我们知道一个点的经度和纬度，那么我们就可以判断出它是在东边还是西边，是北边还是南边。

而如果我们知道一个点的海拔高度，那么我们就可以判断出它是在地面上还是在空中。

虽然天球坐标系和地理坐标系看起来很不一样，但是它们之间其实有很多相似之处。

比如说，它们都是用来描述空间位置的；它们都有自己的标准体系；它们都可以用来进行导航和定位等等。

所以说，虽然它们的形式不同，但是它们的功能是一样的。

当然了，天球坐标系和地理坐标系之间也存在一些差异。

比如说，天球坐标系中的点是没有海拔高度的，而地理坐标系中的点是有海拔高度的；天球坐标系中的点是按照赤道、春分点、秋分点等特殊位置划分的，而地理坐标系中的点则是按照经度、纬度划分的等等。

这些差异可能会让初学者感到有些困惑，但是只要你多花点时间去理解它们之间的联系和区别，就一定能够掌握它们。

天球坐标系和地理坐标系是我们研究空间位置时必须要用到的概念。

虽然它们看起来很复杂，但是只要你用心去学，就一定能够掌握它们。

就像我们小时候玩的“东南西北”游戏一样，只要你知道了规则和方法，就能够轻松地找到正确的答案。

天球坐标系天球坐标系是利用基本星历表的数据把基本坐标系固定在天球上，星历表中列出一定数量的恒星在某历元的天体赤道坐标值，以及由于岁差和自转共同影响而产生的坐标变化。

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，天体的空间位置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述。

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轴构成右手坐标系。

则在此坐标系下，空间点的位置由坐标（X，Y，Z）来描述。

2．天球球面坐标系的定义地球质心O为坐标原点，春分点轴与天轴所在平面为天球经度（赤经）测量基准——基准子午面，赤道为天球纬度测量基准而建立球面坐标。

空间点的位置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：图2-1 天球直角坐标系与球面坐标系对同一空间点，天球空间直角坐标系与其等效的天球球面坐标系参数间有如下转换关系：2.1.2地球坐标系地球坐标系有两种几何表达方式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。

1．地球直角坐标系的定义地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。

2.地球大地坐标系的定义地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。

空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）。

地球直角坐标系和地球大地坐标系可用图2-2表示：图2-2 地球直角坐标系和大地坐标系对同一空间点，直角坐标系与大地坐标系参数间有如下转换关系：2.1.3站心赤道直角坐标系与站心地平直角坐标系1．站心赤道直角坐标系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）建立的坐标系叫站心地平直角坐标系。

天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法天球坐标系与地球上的地理坐标系，这是一个让咱们这些凡人头疼的问题。

今天，咱就来聊聊这个话题，看看这两者之间到底有什么区别，又有什么联系。

咱们来看看天球坐标系。

天球坐标系，顾名思义，就是用来描述天体在天空中位置的坐标系统。

它是一个以地球为中心的虚拟圆球，半径约为6371千米。

在这个坐标系里，咱们可以把太阳、月亮、星星等天体的位置都标出来。

这个坐标系的好处是，只要知道一个天体在天球坐标系中的位置，就能轻松地找到它在地球上的真实位置。

但是，这个坐标系有个大问题，那就是它只能用来描述天体在天空中的位置，而不能用来描述地球上的物体。

接下来，咱们再来看看地球上的地理坐标系。

地理坐标系，顾名思义，就是用来描述地球上物体位置的坐标系统。

它是一个以地球中心为原点，以赤道为基准线，以本初子午线为基准线的平面坐标系。

在这个坐标系里，咱们可以方便地描述地球上的山脉、河流、城市等物体的位置。

这个坐标系的好处是，只要知道一个物体在地理坐标系中的位置，就能轻松地找到它在天球坐标系中的位置。

但是，这个坐标系有个大问题，那就是它只能用来描述地球上的物体，而不能用来描述天体在天空中的位置。

那么，天球坐标系和地理坐标系之间有什么联系呢？其实，它们之间的关系就像是一对亲兄弟一样。

天球坐标系是地理坐标系的一个扩展，它包含了地理坐标系的所有信息，同时还增加了天体在天空中的位置信息。

换句话说，只要知道了一个物体在天球坐标系中的位置，就等于知道了它在地理坐标系中的位置；反之亦然。

这样一来，咱们就可以用一个统一的坐标系统来描述地球上的物体和天空中的天体了。

天球坐标系和地理坐标系之间也有一定的区别。

最明显的区别就是它们的基准线不同。

天球坐标系是以地球为中心的虚拟圆球，它的基准线是地球的轴；而地理坐标系是以地球中心为原点，以赤道为基准线的平面坐标系，它的基准线是地球的大圆。

天球坐标系只包含天体在天空中的位置信息，而地理坐标系既包含天体在天空中的位置信息，还包含地球上物体的位置信息。

天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法嘿，伙计们！今天我们要聊聊一个非常有趣的话题——天球坐标系与地球上的地理坐标系。

你们知道吗，这两个坐标系就像是一对双胞胎，虽然长得有点不一样，但它们之间的关系可是相当密切的哦！让我们来了解一下天球坐标系。

天球坐标系是一个假想的圆球体，它的表面上的所有点都与地球的某一点相对应。

这个假想的圆球体被称为“天球”，而地球则被看作是天球上的一个小圆盘。

在天球坐标系中，我们用经度和纬度来表示一个点的位置。

经度是指从东向西穿过天球的距离，而纬度则是指从南向北穿过天球的距离。

这样一来，我们就可以用经纬度来精确地描述一个点在天球上的位置了。

那么，地球上的地理坐标系又是什么呢？地球的地理坐标系就是一个我们大家都熟悉的平面坐标系，它有三个轴：赤道、北极和南极。

在地球的这个坐标系中，我们用经度、纬度和高度来表示一个点的位置。

经度和纬度分别表示点在东西南北方向上的位置，而高度则表示点离地面的高度。

这样一来，我们就可以用这三个参数来描述一个点在地球上的位置了。

现在我们知道了天球坐标系和地球上的地理坐标系的基本概念，接下来我们就要探讨它们之间的关系了。

其实，这两个坐标系之间的关系就像是一对恩爱的夫妻一样。

天球坐标系中的经度和纬度分别对应地球上地理坐标系中的经度和纬度，它们之间的关系就是一一对应的。

这就好比一个人的名字和他的身份证号码一样，虽然名字可以有很多种写法，但是身份证号码却是独一无二的。

除了一对一的关系之外，天球坐标系和地球上的地理坐标系之间还有一个非常重要的关系，那就是它们之间的旋转关系。

你们知道吗，地球是绕着一个固定的轴旋转的，这个轴被称为地轴。

而天球坐标系则是沿着一个垂直于地轴的方向旋转的。

这就是为什么我们在观察星空时，看到的星星总是在不停地闪烁的原因。

因为它们实际上是在随着天球坐标系的旋转而移动的。

天球坐标系和地球上的地理坐标系就像是一对形影不离的好朋友，它们之间的关系既紧密又微妙。