第二章大地测量学基础

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2 大地测量基础知识1

大地测量学基础
第二节常用大地测量坐标系统
三、站心坐标系
站心地平直角坐标系：原点位于地面测站点，z轴指向站心地平直角坐标系：原点位于地面测站点，位于地面测站点测站点的椭球面法线方向（又称大地天顶方向），），x 测站点的椭球面法线方向（又称大地天顶方向），x轴是原点的大地子午面和包含原点且和法线垂直的平面的交线，原点的大地子午面和包含原点且和法线垂直的平面的交线，指向北点方向，轴构成左手坐标系左手坐标系。指向北点方向，y轴与x、z轴构成左手坐标系。站心地平极坐标系：类似于球面坐标系和直角坐标系，站心地平极坐标系：类似于球面坐标系和直角坐标系，测站P至另一点（如卫星）的距离为r 方位角为A 测站P至另一点（如卫星）S的距离为r、方位角为A、高度角为h 构成站心地平极坐标系站心地平极坐标系。角为h，构成站心地平极坐标系。
X γ O α
P r δ
Y
大地测量学基础
第二节常用大地测量坐标系统
二、地球坐标系
（一）天文坐标系地面点在大地水准面上的位置用天文经度λ和天文纬地面点在大地水准面上的位置用天文经度大地水准面上的位置用天文经度λ 表示。若地面点不在大地水准面上，度φ表示。若地面点不在大地水准面上，它沿铅垂线到大地水准面的距离称为正高H 地水准面的距离称为正高H正。
大地测量学基础
第一节大地测量的基准面和基准线
四、总地球椭球
从全球着眼，必须寻求一个和整个大地体最为接近、从全球着眼，必须寻求一个和整个大地体最为接近、密合最好的椭球，这个椭球又称为总地球椭球或平均椭球。密合最好的椭球，这个椭球又称为总地球椭球或平均椭球。总地球椭球满足以下条件条件：总地球椭球满足以下条件：椭球质量等于地球质量，两者的旋转角速度相等。 1 、椭球质量等于地球质量，两者的旋转角速度相等。 2、椭球体积与大地体体积相等，它的表面与大地水椭球体积与大地体体积相等，准面之间的差距平方和为最小。准面之间的差距平方和为最小。 3、椭球中心与地心重合，椭球短轴与地球平自转轴椭球中心与地心重合，重合，大地起始子午面与天文起始子午面平行。重合，大地起始子午面与天文起始子午面平行。

大地测量学基础-第2章坐标系统与时间系统

的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极缓慢旋转，类似于一个旋转陀螺，形成一个倒圆锥体（见左下图），其锥角等于黄赤交角 ε=23.5 °。 • 旋转周期为25786年，这种运动称为岁差，是地轴方向在宇宙空间中的长周期运动（以黄极为中心）。
章动（周期18.6年）
岁差（周期25786年）
23.5 °
黄道赤道
PS
πS
πN
πS
6、春分点与秋分点
• 黄道与赤道的两个交点称为春分点和秋分点。
• 从地球上看，太阳沿黄道逆时针运动。
• 黄道和赤道在天球上存在相距 180°的两个交点，其中太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点，称为春分点（3 月21日前后），与春分点相隔 180°的另一点，称为秋分点（9 月23日前后）。
• GAMT 表示格林尼治平太阳时角。
• 未经任何改正的世界时表示为UT0；
• 经过极移改正的世界时表示为UT1：
UT1=UT0+Δλ
§2－1 地球的运转 §2－2 时间系统 §2－3 坐标系统
§2－1 地球的运转
• 众所周知，我们生存的地球一直处于运动之中。 • 从不同的角度来看，地球的运转可分为四类：（1）与银河系一起在宇宙中运动（2）与太阳系一起在银河系内运动（3）与其它行星一起绕太阳旋转（公转）（4）绕其自身旋转轴(瞬时)旋转（自转，或叫周日视运动） • 大地测量学主要研究后两类运动。
• 考虑岁差和章动的共同影响时，相应的旋转轴、天极、天球赤道等术语前加上“真”，即真旋转轴、真天极、真天球赤道。
• 若只考虑岁差，则分别称作平旋转轴、平天极、平天球赤道。
章动（周期18.6年）
岁差（周期25786年）
23.5 °

(完整word版)大地测量学基础

大地测量学基础一、大地测量的基本概念1、大地测量学的定义它是一门量测和描绘地球表面的科学。

它也包括确定地球重力场和海底地形。

也就是研究和测定地球形状、大小和地球重力场，以及测定地面点几何位置的学科。

测绘学的一个分支。

主要任务是测量和描绘地球并监测其变化,为人类活动提供关于地球的空间信息。

是一门地球信息学科。

是一切测绘科学技术的基础.测绘学的一个分支。

研究和测定地球形状、大小和地球重力场,以及测定地面点几何位置的学科.大地测量学中测定地球的大小，是指测定地球椭球的大小；研究地球形状，是指研究大地水准面的形状;测定地面点的几何位置，是指测定以地球椭球面为参考的地面点的位置。

将地面点沿法线方向投影于地球椭球面上，用投影点在椭球面上的大地纬度和大地经度表示该点的水平位置，用地面点至投影点的法线距离表示该点的大地高程。

这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标来表示。

大地测量工作为大规模测制地形图提供地面的水平位置控制网和高程控制网,为用重力勘探地下矿藏提供重力控制点，同时也为发射人造地球卫星、导弹和各种航天器提供地面站的精确坐标和地球重力场资料. 内容和分支学科解决大地测量学所提出的任务，传统上有两种方法:几何法和物理法。

随着20世纪50年代末人造地球卫星的出现，又产生了卫星法。

所以现代大地测量学包括几何大地测量学、物理大地测量学和卫星大地测量学3个主要部分。

几何法是用一个同地球外形最为接近的几何体（即旋转椭球，称为参考椭球）代表地球形状，用天文大地测量方法测定这个椭球的形状和大小，并以它的表面为基础推算地面点的几何位置。

物理法是从物理学观点出发研究地球形状的理论。

用一个同全球平均海水面位能相等的重力等位面（大地水准面)代表地球的实际形状,用地面重力测量数据研究大地水准面相对于地球椭球面的起伏。

卫星法是利用卫星在地球引力场中的轨道运动，从尽可能均匀分布在整个地球表面上的十几个至几十个跟踪站,观测至卫星瞬间位置的方向、距离或距离差。

大地测量学基础知识

第一章1.大地测量学的定义大地测量学是在一定的时间-空间参考系统中，测量和描绘地球及其他行星体的一门学科。

2.大地测量学的基本体系以三个基本分支为主所构成的基本体系。

几何大地测量学物理大地测量学空间大地测量学3.大地测量学的基本任务精确确定地面点位及其变化研究地球重力场、地球形状和地球动力现象4.大地测量学的基本内容1、大地测量基础知识（基准面和基准线，坐标系统和时间系统，地球重力场等）；2、大地测量学的基本理论（地球椭球基本的理论,高斯投影的基本理论，大地坐标系统的建立与坐标系统的转换等）；3、大地测量基本技术与方法（经典的、现代的）4、大地控制网的建立（包括国家大地控制网、工程控制网。

形式有三角网、导线网、高程网、GPS网等）；5、大地测量数据处理（概算与平差计算）。

5.大地测量学的基本作用1、为地形测图与大型工程测量提供基本控制；2、为城建和矿山工程测量提供起始数据；3、为地球科学的研究提供信息；4、在防灾、减灾和救灾中的作用；5、发展空间技术和国防建设的重要保障。

第二章1.岁差章动极移由于日、月等天体的影响，类似于旋转陀螺，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生ε=︒，旋转周期为26000缓慢旋转，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角23.5年，这种运动称为岁差。

月球绕地球旋转的轨道称为白道，由于白道对黄道有约5︒的倾斜，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短周期运动，振幅为9.21''，这种现象称为章动。

地球自转轴存在相对于地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象称为极移。

2.恒星时太阳时原子时以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定的时间，称为恒星时。

以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的时间，称为真太阳时。

原子时是一种以原子谐振信号周期为标准，并对它进行连续计数的时标。

《大地测量学》课件

激光雷达地形测量
利用激光雷达技术获取高精度地形数据，常用于数字高程模型（DEM）的建立。
激光雷达遥感
通过激光雷达技术获取地表信息，用于地质、环境监测等领域。
其他大地测量技术与方法
重力测量
利用重力加速度的差异来测定地球重力场参数，常用于地球物理研究。
惯性导航
利用惯性传感器来测定运动物体的姿态、位置和速度，常用于海洋和航空导航。
大地测量学的应用领域
• 总结词：大地测量学的应用领域非常广泛，包括地理信息系统、资源调查、城市规划、灾害监测等。
• 详细描述：大地测量学在地理信息系统中的应用主要是提供高精度、高分辨率的地理信息数据，用于地图制作、土地规划、环境监测等领域。在资源调查方面，大地测量学可以通过对地球的重力场和磁场进行测量，探测地下矿产资源，并对海洋资源进行调查和监测。此外，大地测量学在城市规划中也有广泛应用，例如通过卫星遥感技术对城市环境进行监测和评估，以及利用GPS技术对城市交通进行管理和优化。最后，大地测量学在灾害监测方面也发挥了重要作用，例如通过大地测量技术对地震、火山、滑坡等自然灾害进行监测和预警。
大地测量在地理信息系统中的应用领域
基础地理信息获取
大地测量提供高精度的地理坐标和地形数据，是GIS 获取基础地理信息的重要手段。
地图制作与更新
大地测量数据可用于制作高精度地图，并定期更新以确保地图的准确性和现势性。
空间分析与应用
大地测量数据与其他空间数据结合，可进行空间分析、规划、决策等应用。
大地测量在地理信
05
息系统中的应用
地理信息系统概述
地理信息系统定义
地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、处理、分析和显示地理数据的计算机系统。

大地测量学基础

3．定义一个空间直角坐标系必须明确： ①原点位置；②坐标轴方向；③长度单位。
2020年10月28日星期三12时57分11秒
（一）天球坐标系
1.天球的基本概念：天球、天极、天球赤道、天球子午圈、时圈、黄道、黄赤交角、春分点、黄极、岁差与章动 2.天球坐标系的建立 1）天球空间直角坐标系 2）天球球面坐标系
第二章大地测量基础知识
§2-1 大地测量的基准面和基准线一、水准面与大地水准面
1、水准面我们把重力位相等的面称为重力等位面，也就是我们通常所说的水准面。水准面有无数个。 1）水准面具有复杂的形状。 2）水准面相互既不能相交也不能相切。
2020年10月28日星期三12时57分11秒
3）每个水准面都对应着唯一的位能W=C=常数，在这个面上移动单位质量不做功，亦即所做的功等于0，即dW=-gsds，可见水准面是均衡面。
2020年10月28日星期三12时57分11秒
天球基本概念（1）
天球：我们把以地球M 为中心，以无穷远的距离为半径所形成的球称作天球。
天极：地球自
转的中心轴线简称地轴，将其延伸就是天轴，天轴与天球的交点称为天极，Pn在北称作北天极， PS，在南称作
南天极。
天球赤道：
通过地球质心 M与地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就称为天球赤道。
N2d min
2020年10月28日星期三12时57分11秒
4、但对于天文大地测量及大地点坐标的推算，对于国家测图及区域绘图来说，往往采用其大小及定位定向最接近于本国或本地区的地球椭球。这种最接近，表现在两个面最接近即同点的法线和垂线最接近。所有地面测量都依法线投影在这个椭球面上，我们把这样的椭球叫参考椭球。

《大地测量学基础》课件

1
地球自转是指地球围绕自己的轴线旋转的运动，其周期为24小时，即一天。
2
地球参考系是大地测量的基准，包括国际地球参考系（ITRS）和世界时（UTC）等。
3
地球自转对大地测量具有重要的意义，因为地球自转会导致天文经度变化，从而影响大地测量结果。
大地水准面和地球椭球
大地水准面是指与平均海水面重合且与地球表面大致相吻合的虚拟静止水准面。
合成孔径雷达干涉测量技术
01
合成孔径雷达干涉测量技术是一种利用雷达信号干涉原理获取地球表面形变的测量技术。
02
该技术在地壳形变监测、地震预报、冰川运动监测等领域具有
广泛的应用前景。
合成孔径雷达干涉测量技术具有全天候、全天时、高精度等优
03
点，但也存在数据处理复杂、对信号源要求高等挑战。
人工智能和大数据在大地测量中的应用
为地球第一偏心率。
地球重力场
地球重力场是由地球质量分布不均匀引起的引力场，其特点是随地理位置和时间变化。
地球重力场的研究方法包括大地测量、卫星轨道测量和地球物理等方法。
地球重力场对大地测量具有重要的意义，因为大地水准面是大地测量中重要的参考面，而大地水准面的变化与地球重力场密切相关。
地球自转和地球参考系
三角测量和导线测量
三角测量
利用三角形原理进行距离和角度的测量，主要用于建立大地控制网和精密测量。
导线测量
通过布设导线，逐段测量导线的长度、角度等参数，以确定点的平面位置。
GPS定位技术
GPS定位原理
利用卫星信号接收机接收多颗卫星信号，通过测距交会原理确定接收机所在位置。
GPS在大地测量中的应用
海洋大地测量的方法

第二章测量学基本知识

二、相关的名词概念
NS为椭球的旋转轴，N表示北极，S表示南极。通过椭球旋转轴的平面称为子午面，而通过原格林尼治天文台的子午面称为起始子午面。子午面与椭球面的交线称为子午线。通过椭球中心且与椭球旋转轴正交的平面称为赤道面。赤道面与椭球面的交线称为赤道。与椭球旋转轴正交，但不通过球心的平面与椭球面的交线，称之为平行圈。大地经度（L）就是通过某点的子午面与起始子午面的夹角。大地纬度（B）就是通过某点的法线与赤道面的交角。大地经度L和大地纬度B统称为大地坐标。大地坐标是以法线和参考椭球面作为基准线和基准面的。用经、纬度表示某点位置的坐标系是在球面上建立的，故称为球面坐标或地理坐标。我国疆域全部位于东经、北纬地区。
珠穆朗玛峰
马里亚纳海沟
地球的卫星照片
二、关于大地体的概念
大地体：把地球总的形状看作是被海水包
围的球体，也就是设想有一个静止的海水面，向陆地延伸而形成一个封闭的曲面。由于海水有潮汐，时高时低，所以取其平均的海水面作为地球形状和大小的标准，它所包围的形体称为大地体。
重力：地球引力与离心力的合力。
面位置的相互关系。确定一条直线与基本方向的关系称为直线定向。
三北方向及相互关系
基本方向线有三种，亦称“三北方向”。真北方向，
即椭球的子午线所指的北方向。磁北方向，即用磁针北端所确定的北方向。坐标北方向，即平面直角坐标系X 坐标轴所指的北方向。三北方向是不重合的，在不同地
方它们相互位置是不一互致的，通过地面某点的真子午
即使在很短的距离内也要加以考虑。
第五节测量工作概述
一、测图原理
地形图上各点是实地上相应各点在水平面上正射投影的位置再用测图的比例尺缩绘到图纸上的。测量工作中测定点与点之间关系的三条规则：（1）测定地面上两点间的距离，是指水平距离。（2）测定两条边之间的夹角，是指水平角。（3）地面上各点的高差，是指各点沿铅垂线方向到大地水准面的距离之差，即高程之差。

大地测量学基础-习题

大地测量学基础作业题与复习思考题第一章绪论1、什么叫大地测量学？它与普通测量学有什么不同？2、大地测量学的任务和研究的内容有哪些？第二章大地测量基础知识作业题1、天球坐标系中,已知某卫星的r=26600000m,α=45°,δ=45°。

求该卫星的天球直角坐标X，Y，Z。

2、测站P对某卫星测得其r=21000000m, A= 45°, h=45°。

求该卫星的站心地平直角坐标x，y，z。

3、垂直角测量中，地面点P对目标点Q观测的垂直角为0°，如图所示。

水平距离PQ=1000m。

设地球半径OP=OC=R=6378000m，计算Q点对P点的高差h=QC=？球面距离PC=？（提示：P点、C点在球面上为等高，弧长PC=Rθ）4、已知A点正常高和各测段水准高差，计算B点的正常高。

A◎----------1○----------○2------------◎BA点正常高HA=1000m，各测段高差分别为：h1=21.123m、h2=20.014m、h3=19.762m，各测段路线长分别为：3km、2km、3km，各点纬度分别为：φa=33°50′、φ1=33°48′、φ2=33°47′、φb=33°45′。

（提示：先计算各测段高差的水准面不行改正及重力异常改正，再计算B点高程。

由平均纬度计算得系数A=0.00000142335，无重力异常资料）5、GPS卫星绕地球一周的时间为11小时58分(平太阳时), 计算相应的恒星时＝？6、北京时间７时30分对应的世界时＝？7、地的经度Ｌ＝117°, 求该点平太阳时与北京时之差=?8、两地经度之差为30°, 求两地平太阳时之差、两地恒星时之差各为多少？第二章大地测量基础知识复习思考题1、名词定义：水准面、大地水准面、参考椭球面、总地球椭球、垂线偏差、大地水准面差距？4、常用大地测量坐标系统有哪些？5、名词定义：恒星时、平太阳时、世界时、区时、原子时、GPS时间系统？6、水准面不平行性对水准测量成果产生什么影响？7、什么是正高、正常高、大地高？绘图说明它们之间的关系。

大地测量学基础课件+++

计算观测时刻地面到卫星的距离.
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25
精度最高的绝对定位技术。全球地心参考框架、地球自转参数、全球重力场低阶模型、精密定轨等
方面有重要作用。地基：在卫星上安置反光镜，地面上安激光测距仪，对卫星测距。天基：在卫星上安置激光测距仪，地面上安反光镜，对地测距
3）、惯性测量系统利用惯性力学原理，测定地面点三维坐标、重力异常和垂线偏差。
大地测量学基础
最新课件
1
第一章绪论
最新课件
2
一、大地测量学的定义
定义：大地测量学是为人类活动提供空间信息的科学，着重研
究地球的几何特征（形状和大小）和基本物理特性
（重力场）及其变化。性质：地球科学的一个分支，是一门地球信息科学，既是基础
科学，又是应用科学任务：测量和描绘地球并监测其变化，为人类活动提供关于地
最新课件
5
2、在防灾、减灾、救灾及环境保护、监测、评价中的作用 1). 建立大地形变监测系统，为地震预报提供有关资料； 2). 监测泥石流、山体滑坡、雪崩、森林火灾、洪水等灾害，并为灾后评估提供资料； 3). 监测海水面的变化； 4). 为灾难事件救援提供快速定位；如空难、海难、交通事故； 5). 环境监测，如沙漠，森林，土地利用情况等；
12
3、现代在地测量的特征 1)、测量范围大，范围从地区、全球乃至宇宙空间； 2)、研究对象和范围不断深入、全面和精细，从静态测量发展到动态测量，从地球表面测绘发展到地球内部构造及动力过程的研究；
3)、观测精度高； 4)、观测周期短。
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4、大地测量的基本内容
1)、确定地球形状、外部重力场及其变化；建立大地测量坐标系；研究地壳形变，极移和海洋水面地形用其变化

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章动影响
(2)地轴相对于地球本身相对位置变化（极移）地球自转轴存在相对于地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象称为极移。某一观测瞬间地球极所在的位置称为瞬时极，某段时间内地极的平均位置称为平极。地球极点的变化，导致地面点的纬度发生变化。天文联合会(IAU)和大地测量与地球物理联合会(IUGG) 建议采用国际上5个纬度服务(ILS)站以1900～1905年的平均纬度所确定的平极作为基准点，通常称为国际协议原点CIO (Conventional International Origin) 。也称协议地球极CTP。
天球子午面与子午圈
含天轴并通过任一点的平面，称为天球子午面. 天球子午面与天球相交的大圆称为天球子午圈。
时圈通过天轴的平面与天球相交的大圆均称为时圈。黄道地球公转的轨道面(黄道面)与天球相交的大圆称为黄道。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约为23.5度。黄极通过天球中心，且垂直于黄道面的直线与天球的交点，称为黄极。其中靠近北天极的交点称为北黄极，靠近南天极的交点称为南黄极。
• 协调世界时(UTC)
原子时与地球自转没有直接联系，由于地球自转速度长期变慢的趋势，原子时与世界时的差异将逐渐变大，秒长不等，大约每年相差1秒，便于日常使用，协调好两者的关系，建立以原子时秒长为计量单位、在时刻上与平太阳时之差小于0.9秒的时间系统，称之为世界协调时(UTC)。当大于0.9秒，采用12月31日或6月30日调秒。调秒由国际计量局来确定公布。世界各国发布的时号均以UTC为准。
国际极移服务 ( IPMS ) 和国际时间局( BIH )等机构分别用不同的方法得到地极原点。国际时间局BIH的CIO有：BIH1968.0，BIH1979.0，BIH1984.0 与CIO相应的地球赤道面称为平赤道面或协议赤道面。地极坐标系：以CIO为原点，零子午线方向为X轴，以零子午线以西为了描述90°子午线为y轴。用来描述极移规律。
春分点与秋分点黄道与赤道的两个交点称为春分点和秋分点。视太阳在黄道上从南半球向北半球运动时，黄道与天球赤道的交点称为春分点，用 γ表示。在天文学中和研究卫星运动时，春分点和天球赤道面，是建立参考系的重要基准点和基准面
赤经与赤纬
地球的中心至天体的连线与天球赤道面的夹角称为赤纬,春分点的天球子午面与过天体的天球子午面的夹角为赤经。
2.1 地球的运动
第二章坐标与时间系统
从不同的角度，地球的运转可分为四类： – 与银河系一起在宇宙中运动 – 在银河系内与太阳一起旋转
– 与其它行星一起绕太阳旋转（公转） – 地球的自转（周日视运动）
天文学的基本概念（预备知识）
预备知识

天球的基本概念
所谓天球，是指以地球质心O为中心，半径 r为任意长度的一个假想的球体。在天文学中，通常均把天体投影到天球的球面上，并利用球面坐标来表达或研究天体的位置及天体之间的关系。
③ 地球自转的季节性变化周期较短，变化周期为一年和半年，变化振幅最大可达 0s.03左右。原因：科学家们认为是由大气环流的季节性变化造成的。 ④ 地球自转的短周期变换周期为一个月和半个月，振幅在1毫秒以下，全部积累起来的影响在最大时也不超过3毫秒。 ⑤ 极移地球除自转速度不均匀外，地极在地球表面上24米×24米范围之内作反时针近似圆形螺旋曲线的周期运动，这种现象称为“极移”。周期约为一年。由于“极移”导致各地的经、纬度不同，从而各地天文台所测的世界时稍有差异。
• GPS时间系统
时间的计量对于卫星定轨、地面点与卫星之间距离测量至关重要，精确定时设备是导航定位卫星的重要组成部分。 GPS的时间系统采用基于美国海军观测实验室USNO维持的原子时称为GPST。 GPST的起点，规定1980年1月6日0时GPS与UTC相等。 GPST = UTC + n
地球坐标系：用于研究地球上物体的定位与运动，是以旋转椭球为参照体建立的坐标系统。
点的坐标可用（x,y,z）表示，也可用（L，B，H）表示。基准和坐标系两方面要素构成了完整的坐标参考系统! ②高程参考系统正高: 以大地水准面为参考面正常高: 以似大地水准为参考面
H
H H正 N
P
H H 正常
(3)地球自转速度变化（日长变化）地球自转不但不均匀，而且还有季节性和短期性的变化。现已弄清的有以下几种原因： ① 地球自转长期减慢的现象引起长期减慢的原因，一般认为是受潮汐磨擦力的影响。日长大约在100年内增长0s.0016。 ② 地球自转不规则的变化地球自转有时快有时慢。在快慢交替的时候，变化相当显著，变化量将超过地球自转在100年内长期减慢所积累起的数值。原因：多方面，Ⅰ内部物质的移动；Ⅱ太阳光斑喷射的微粒子流与地球磁场耦合而产生得阻尼影响。
建立球面坐标系统，如图2－1所示.

参考点、线、面和圈
天球的概念
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 称为北天极， PS 为南天极。
天球赤道面与天球赤道
通过地球质心 O 与天轴垂直的平面称为天球赤道面。天球赤道面与地球赤道面相重合。该赤道面与天球相交的大圆称为天球赤道。
H正
N
③重力参考系统：重力观测的参考系统。 3、大地测量的参考框架大地测量参考系统的具体实现，是通过布设大地控制网(点) 构建坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架。 ①、坐标参考框架：具体实现：国家平面控制网，GPS网 ②、高程参考框架: 具体实现：国家高程控制网（水准网） ③、重力参考框架：具体实现：国家重力基本（控制）网
③UT2：是由UT1经过季节性改正后得出的世界时间。这是 1972年以前国际公认的时间标准。但是，由于它仍旧存在着无法预测的长期减慢和不规则变化等因素的影响，所以在对时间精度提出更高要求的情况下，UT2也就不能作为均匀的时间标准了。 UT2=UT1+Δ T
• 历书时ET与力学时 DT
由于地球自转速度不均匀，导致用其测得的时间不均匀。1958年第10届IAU决定，自1960年起开始以地球公转运动为基准的历书时来量度时间，用历书时系统代替世界时。历书时的秒长规定为1900年1月1日12时整回归年长度的1／31556925.9747 在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论建立的运动方程而编写的，其中采用的独立变量是时间参数T, 其变量被定义为力学时，力学时是均匀的。参考点不同，力学时分为两种： 1) 太阳系质心力学时TDB 2) 地球质心力学时TDT
TDT和TDB可以看作是ET分别在两个坐标系中的实现， TDT代替了过去的ET 地球质心力学时的基本单位国际秒制，与原子时的尺度相同。IGU规定：1977年1月1日原子时（TAI) 0时与地球力学时严格对应为： TDT=TAI+32.184
• 原子时(AT)
原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。原子时的基本单位是原子时秒，定义为：在零磁场下，位于海平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射 9192631770周所持续的时间为原子时秒，规定为国际单位制中的时间单位。原子时的原点定义：1958年1月1日UT2的0时。 AT=UT2－0.0039(s) 地球自转的不均性，原子时与世界时的误差逐年积累。
§2.3 坐标系统
一、基本概念
1、大地基准：地球椭球 ①椭球参数:长半径和扁率。 ②椭球定向:椭球旋转轴平行于地球旋转轴,椭球起始子午面平行于地球起始子午面。 ③椭球定位:确定椭球中心与地球中心的相对位置。
2、大地测量参考系 ①坐标参考系统：天球坐标系、地球坐标系天球坐标系：用于研究天体和人造卫星的定位与运动。
• 恒星时(ST)
以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定的时间，称为恒星时。
春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔为一个恒星日，分为24个恒星时，某一地点的地方恒星时，在数值上等于春分点相对于这一地方子午圈的时角。地方真恒星时、平恒星时、格林尼治真恒星时、格林尼治平恒星时之间的关系： LAST LMST GAST GMST
cos GMST LMST GAST LAST
s GMST 1.0027379093 UT1 S S 2411054841 8640184812866 T . . s 0.093104T 2 6.2 106 T 3
• 平太阳时MT
以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的时间，称为真太阳时。一个真太阳日就是真太阳连续两次经过某地的上中天（上子午圈）所经历的时间。地球绕太阳公转的速度不均匀。近日点快、远日点慢。真太阳日在近日点最长、远日点最短。
地球的公转：开普勒三大运动定律： — 运动的轨迹是椭圆，太阳位于其椭圆的一个焦点上； — 在单位时间内扫过的面积相等； — 运动的周期的平方与轨道的长半轴的立方的比为常数。
地球的自转的特征： (1) 地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动） ①岁差：地球自转轴在空间的变化，是日月引力的共同结果。假设月球的引力及其运行轨道是固定不变的,由于日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，形成一个倒圆锥体（见下图），其锥角等于黄赤交角ε=23.5 ° ，旋转周期为 26000年，这种运动称为岁差，是地轴方向相对于空间的长周期运动。岁差使春分点每年向西移动50.3″
②北天极在天球上绕黄极旋转的轨道不是平滑的小园，而是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ似圆的波浪曲线运动，即地球旋转轴在岁差的基础上叠加周期为18.6年，且振幅为9.21″的短周期运动。这种现象称为章动。
真赤道: 某一时刻的赤道。(由于岁差和章动的影响,每一时刻赤道的位置不同) 平赤道:只有岁差影响时的赤道。黄经章动:章动引起的黄经变化。即平春分点与真春点的角距。交角章动:章动引起的黄赤交角的变化。考虑岁差和章动的共同影响：真旋转轴、瞬时真天极、真天球赤道、瞬时真春分点。考虑岁差的影响：瞬时平天极、瞬时平天球赤道、瞬时平春分点。