第2章? 坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)（2）
2.3.1 基本概念
基準是指為描述空間位置而定義的點、線、面。
在大地測量中，基準是指用以描述地球形狀的參考橢球的參數(shù)（如參考橢球的長短半軸），以及參考橢球在空間中的定位及定向，還有在描述這些位置時所采用的單位長度的定義。
測量常用基準包括平面基準、高程基準、重力基準等。
大地測量參考系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，是通過大地測量手段確定的固定在地面上的控制網(wǎng)(點)來構(gòu)建坐標參考架、高程參考框架、重力參考框架。
橢球的類型:? 參考橢球、總地球橢球。
橢球定位: 是指確定橢球中心的位置，可分為兩類：局部定位和地心定位。
儒略日：是在儒略周期內(nèi)以連續(xù)的日數(shù)計算時間的計時法，主要是天文學(xué)家在使用。儒略日數(shù)的計算是從格林威治標準時間的中午開始，包含一個整天的時間，起點的時間（0日）回溯至儒略歷的公元前4713年1月1日中午12點，這個日期是三種多年周期的共同起點，且是歷史上最接近現(xiàn)代的一個起點。
天球坐標系：用于研究天體和人造衛(wèi)星的定位與運動建立的坐標系統(tǒng)。
地球坐標系： 用于研究地球上物體的定位與運動，是以旋轉(zhuǎn)橢球為參照體建立的坐標系統(tǒng)，分為大地坐標系和空間直角坐標系兩種形式。
坐標系統(tǒng):是由坐標原點位置、坐標軸的指向和尺度所定義的，對于地固坐標系，坐標原點選在參考橢球中心或地心，坐標軸的指向具有一定的選擇性。
協(xié)議(地固）坐標系:國際上通用的坐標系一般采用協(xié)議地極方向(CTP)作為 Z 軸指向。
瞬時(地固）坐標系:與其相對應(yīng)以瞬時極為Z軸指向的坐標系，為瞬時地球坐標系。
參心地固坐標系:以參考橢球為基準的坐標系，與地球體固連在一起且與地球同步運動，參考橢球的中心為原點的坐標系。
地心地固坐標系:以總地球橢球為基準的坐標系，與地球體固連在一起且與地球同步運動，地心為原點的坐標系
2.3.2 慣性坐標系(CIS)與協(xié)議坐標系
慣性坐標系：是指在空間固定不動或做勻速直線運動的坐標系。
協(xié)議慣性坐標系的建立：由于地球的旋轉(zhuǎn)軸是不斷變化的，通常約定某一刻t0作為參考歷元，把該時刻對應(yīng)的瞬時自轉(zhuǎn)軸經(jīng)歲差和章動改正后的指向作為Z 軸，以對應(yīng)的春分點為X 軸的指向點，以XOY 的垂直方向為Y 軸建立天球坐標系，稱為協(xié)議天球坐標系 或協(xié)議慣性坐標系 CIS。
協(xié)議天球坐標系：國際大地測量協(xié)會和國際天文學(xué)聯(lián)合會決定，從1984年1月1日起采用以J2000.0
(2000年1月15日)的平赤道和平春分點為依據(jù)的協(xié)議天球坐標系
2.3.3協(xié)議地球坐標系與協(xié)議天球坐標系的關(guān)系
2.3.4天文測量中常用的天球坐標系
(1)地平坐標系
橫坐標圈：地平圈?
縱坐標圈：子午圈
起始點：南點S
特點：地方性、時間性
(2) 時角坐標系
橫坐標圈：天赤道
縱坐標圈：子午圈
起始點：上點Q
特點：赤緯無地方性和時間性、時角有地方性和時間性
(3) 赤道坐標系
基本點：春分點??
? 基本圈：天赤道
(4) 黃道坐標系
基本點：春分點
基本圈：黃道
2.3.4地球參心坐標系
建立地球參心坐標系，需如下幾個方面的工作：
-選擇或求定橢球的幾何參數(shù)(半徑a和扁率α)。
-確定橢球中心的位置(橢球定位)。
-確定橢球短軸的指向(橢球定向)。
-建立大地原點。
2.3.5不同空間直角坐標系轉(zhuǎn)換
注意：由于公共點的坐標存在誤差，求得的轉(zhuǎn)換參數(shù)將受其影響，公共點坐標誤差對轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響與點位的幾何分布及點數(shù)的多少有關(guān)，為了求得較好的轉(zhuǎn)換參數(shù)，應(yīng)選擇一定數(shù)量、精度較高、分布較均勻公共點。當(dāng)利用3個以上的公共點求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時存在多余觀測，由于公共點誤差的影響而使得轉(zhuǎn)換的公共點的坐標值與已知值不完全相同，而實際工作中又往往要求所有的已知點的坐標值保持固定不變。為了解決這一矛盾，可采用配置法，將公共點的轉(zhuǎn)換值改正為已知值，對非公共點的轉(zhuǎn)換值進行相應(yīng)的配置。?
計算公共點轉(zhuǎn)換值的改正數(shù)V=已知值-轉(zhuǎn)換值，公共點的坐標采用已知值。采用配置法計算非公共點轉(zhuǎn)換值的改正數(shù)
2.3.6 地心地固坐標系的建立方法
直接法:通過一定的觀測資料(如天文、重力資料、衛(wèi)星觀測資料等)，直接求得點的地心坐標的方法，如天文重力法和衛(wèi)星大地測量動力法等。
間接法:通過一定的資料(包括地心系統(tǒng)和參心系統(tǒng)的資料)，求得地心和參心坐標系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后按其轉(zhuǎn)換參數(shù)和參心坐標，間接求得點的地心坐標的方法。
(1) WGS-84坐標系
WGS-84坐標系是目前GPS所采用的坐標系統(tǒng)，由美國國防部制圖局1987年建立。WGS-84（World Geodical System-84）它是一個地心地固坐標系統(tǒng)。
WGS-84坐標系:坐標原點位于地球的質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球地極方向，X軸指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交點。Y軸與X軸和Z軸構(gòu)成右手系。
(2) CGCS2000坐標系
? CGCS2000由2000國家GPS大地網(wǎng)在歷元2000.0的點位坐標和速度具體實現(xiàn)，實現(xiàn)的實質(zhì)是CGCS2000是ITRF2000.0參考歷元相一致，因此建立的GPS的控制點可以用以ITRF97（2000.0）為參考得到與CGCS2000相一致的坐標成果。
原點：包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心；
Z軸：由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向，該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算，定向的時間演化保證相對于地殼不產(chǎn)生殘余的全球旋轉(zhuǎn)，
X軸：由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點
Y軸：與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標系
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