第三章GPS定位的坐标系统和时间系统(1)

定位坐标系和时间标准讲义定位坐标系和时间标准是在地理和天文领域中广泛使用的工具，用于确定地球表面上的位置和测量时间。

本讲义将介绍三种常用的定位坐标系和一些常见的时间标准。

一、地理坐标系地理坐标系是用经度和纬度来描述地球表面上任意位置的一种坐标系统。

经度是指一个位置相对于东西方经线的角度，以0度为本初子午线。

纬度是指一个位置相对于南北方纬线的角度，以赤道为基准。

地理坐标系可以通过全球定位系统（GPS）等技术来测量和确定位置。

例如，北京的经度为116.4度东经，纬度为39.9度北纬。

二、UTM坐标系UTM（Universal Transverse Mercator）坐标系是一种基于横轴墨卡托投影的坐标系统，将地球划分为60个标准带和20个副带。

每个标准带宽度6度，以中央经线为基准。

UTM坐标系采用东北方向的坐标表示位置，适用于大规模的地图制作和测量工程。

例如，北京的UTM坐标为50KU 414547 4400879，其中50KU表示所在的标准带，414547和4400879分别表示东北方向的坐标。

三、国家格网坐标系国家格网坐标系是在UTM坐标系基础上，根据各国的需要制定的一种坐标系统。

每个国家或地区都有自己的国家格网，包括分带、投影方式和坐标体系等。

国家格网坐标系广泛用于地理信息系统（GIS）和空间数据管理。

在中国，国家格网坐标系为2000年国家大地坐标系，采用了高斯-克吕格投影，最常用的带号为3度带。

例如，北京的国家格网坐标为带号33N，X坐标为3407765，Y坐标为439512。

四、时间标准时间标准用于统一和测量时间，使世界各地的时间保持一致。

其中，国际原子时（TAI）是以原子频率标准为基础，提供高精度的时间计量。

协调世界时（UTC）是基于国际原子时，并根据地球自转的变化进行调整的时间标准，通常以格林威治时间（GMT）为参考。

全球定位系统（GPS）时间是由GPS卫星提供的一种时间标准，用于卫星导航定位。

GPS测量原理及应用各章知识点总结桂林理工大学测绘08-1 JL（纯手打）第一章绪论1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。

能为各个用户提供三维坐标和时间。

2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。

整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。

4、GPS基本参数为：卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分，在地球表面任何时刻，在高度较为15度以上，平均可同时观测到6颗有效卫星，最多可以达到9颗。

5、应用双定位系统的优越性：能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机，简称为双系统卫星接收机。

（1）增加接收卫星数。

这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业（2）提高效率。

观测卫星数增加，所以求解整周模糊度的时间缩短，从而减少野外作业时间，提高了生产效率。

（3）提高定位的可靠性和精度。

因观测的卫星数增加，用于定位计算的卫星数增加，卫星几何分布也更好，所以提高了定位的可靠性和精度。

6、在GPS信号导航的定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗（以上）卫星，称为定位星座。

7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码8、在导航定位测量中，一般采用PRN编号。

9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码（又叫S码），用于精密定位的精密测距码叫P码10、GPS系统中各组成部分的作用：卫星星座1、向广大用户发送导航定位信息。

2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给广大用户。

3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。

地面监控系统地面监控系统包括1个主控站，3个注入站和5个监测站。

1、监测和控制卫星上的设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行。

GPS测量原理及其应用第一章绪论一：全球导航卫星系统GNSS美国的GPS系统，俄罗斯的GLONASS系统，欧盟的伽利略（GALILEO）系统和中国的北斗二号卫星导航定位系统。

二：GPS系统组成合各部分的作用包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。

GPS工作卫星及其星座的作用：1)提供星历和时间信息2)发射伪距和载表信息，提供其他辅助信息地面监控系统的作用：1)监测卫星是否正常工作2)跟踪计算卫星的轨道参数并发送给卫星3)保持各颗卫星时间同步GPS接收机的作用：接受GPS卫星发射的无线电信号，获得必要的信息并经数据处理完成定位工作。

三：GPS系统的特点定位精度高；观测时间段；测站间无需通视；可提供三维坐标；操作简便；全天候作业；功能多、应用广第二章坐标系统和时间系统各时间系统的应用1)恒星时：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为恒星时系统。

恒星时在天文学中有着广泛的应用。

2）平太阳时MT：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为平太阳时系统，平太阳时与日常生活中使用的时间系统是一致的。

3）世界时UT：以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时定义为世界时UT，用于天球坐标系与地球坐标系之间的转换计算。

4）原子时：这一时间尺度被广泛用于动力学作为时间单位。

5）协调世界时：既保持时间尺度的均匀性，又能近似地反映地球自转的变化。

第三章卫星运动基础及GPS卫星星历一：人造卫星所受的作用力有地球对卫星的引力，太阳、月亮对卫星的引力，大气阻力，太阳光压，地球潮汐力等。

二体问题是忽略所有的摄动力，仅考虑地球质心引力研究卫星相对于地球的运动，在天体力学中，称之为二体运动。

二：GPS卫星星历分为预报星历和后处理星历。

三：GPS卫星广播星历预报参数(p40)第四章GPS卫星的导航电文和卫星信号一：GPS卫星的导航电文（简称卫星电文）是用户用来定位和导航的数据基础。

第一章绪论1.GPS：是接收人造卫星电波，准确求顶接收机自身位置的系统。

目前世界上有那些全球性的卫星导航系统？（俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo、中国北斗、美国GPS）欧空局的全球卫星定位系统的名称是什么？2. GPS系统组成：（1）空间星座部分：24颗卫星提供星历和时间信息，发射伪距和载波信号，提供其他辅助信息。

（2）用户部分：接收并观测卫星信号，记录和处理数据，提供导航定位信息。

（3）地面控制部分：中心控制系统，实现时间同步，跟踪卫星进行定轨。

【5个监测站、1个主控站、3个注入站】3. GPS按接收机用途分为三类：导航型、测量型、授时型；接收机由天线单元、机主机单元和电源组成。

4、精密工程测量采用那种类型的GPS接收机？5、GPS接收机中采用的是铷钟、铯钟还是石英钟？6．与传统测量方法相比，GPS系统特点：1）全球性---全球范围连续覆盖；(4~12颗)；2）全能性-—三维位置、时间、速度；3）全天侯4）实时性----定位速度快；；5）连续性；6）高精度；7）抗干扰性能好，保密性好；8）控制性强；9）观测站之间无需通视；10）提供三维坐标；11）操作简便。

7、gps有哪些新的应用领域8、GPS在测量上的用途有那些？9.常见GPS卫星信号接收机（例举几个著名的中外GPS生产厂商）：Ashtech系列GPS接收机、Trimble(天宝)系列GPS接收机、Leica(莱卡) 系列GPS接收机、中纬系列GPS接收机、南方系列GPS接收机、中海达系列GPS接收机第二章 GPS定位的坐标系统与时间系统1．天球：是指以地球质心M为中心，半径r为任意长的一个假想的球体。

黄道：即当地球绕太阳公转时，地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹称为黄道黄赤交角：黄道平面与赤道平面的夹角ε称为黄赤交角，约为23.5°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γ称为春分点。

第三章地理信息技术的应用第一节全球定位系统的应用(一）教材第74页探索思考1．需要知道两个值，即x轴和y轴的数值.2．需要知道三个值,即x轴、y轴以及z轴的数值。

3．要精确知道一个人在地球上的位置，至少要知道三个值，经度、纬度和高程（海拔)，至少需要3颗卫星定位。

如果一个人（或一辆汽车、一艘轮船)在地表上运动，那么精确了解其位置需要4颗卫星,测定出经度、纬度、高程和运动速度等。

（二）教材第80页思考这个案例主要反映了GPS两方面的用途：一是保证飞机编队的队形始终如一；二是保证飞机在规定的时间准时通过天安门广场.它说明GPS对飞机编队具有很好的定位与导航作用。

GPS还广泛应用于测量、交通、救援、农业、娱乐等方面.A级抓基础结合“北斗”定位系统示意图，完成1～2题。

1．利用该定位系统定位时，任何一点在任一时刻地面上空至少有(）A．1颗GPS卫星B．2颗GPS卫星C．3颗GPS卫星D．4颗GPS卫星2．该系统适用的领域有()①铁路运输②渔业生产③勘探④森林防火A．①④B．②③C．①②③D．①②③④解析：第1题，地面上任何一点的坐标均为三维坐标，故需由3颗或3颗以上的卫星共同确定。

第2题，该系统已在测绘、电信、水利、公路交通、铁路运输、渔业生产、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。

答案：1。

C2。

DB级提能力读GPS手持机界面图,据此回答3～4题.3．此时，GPS手持机所在的地形区为(）A．江汉平原B．江淮平原C．华北平原D．江南丘陵4．此时GPS手持机同时接收了多少颗卫星的信号（)A．3 B．6C．10 D．11解析：本题组考查GPS接收机的判读。

根据图中显示的经纬度可判定此GPS手持机所在位置应为江淮平原。

由左图中接收卫星信号可数出同时接收了11颗卫星的信号.答案：3.B4。

D中国第29次南极科考船--雪龙号于2012年11月5日从广州出发，赴南极科考。

据此回答5～7题。

5．在科考队科考过程中，科考人员可通过哪项技术或事物准确确定雪龙号的位置（)A．全球定位系统B．雷达系统C．指南针D．纸质地图6．当某日船长正好看到海上日出时，随身携带的GPS显示出下表中的信息。