第二章坐标系统和时间系统课件23.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第二章坐标系统和时间系统课件23.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第二 坐标 系统 时间 课件 23
- 资源描述:
-
1、第二章坐标系统和时间系统第二章坐标系统和时间系统 (二二)XYZoP春分点春分点黄道黄道天球赤道天球赤道CISMtzyxPzyx P0Pir0ri标准历元平赤道标准历元平赤道瞬时平赤道瞬时平赤道ZYXZYXAAzA AZAYAZRRZRP 1000cossin0sincoscos0sin010sin0cos1000cossin0sincosAAAAAZAAAAAZAAAAAZRRZZZZZR P0Pir0ri标准历元平赤道标准历元平赤道瞬时平赤道瞬时平赤道ZYXZYXAAzAMttzyxNzyx xZxRRRN 黄道黄道平赤道平赤道真赤道真赤道平春分点平春分点真春分点真春分点 ZYXZYXCI
2、StzyxNPzyx cossin0sincos00011000cossin0sincoscossin0sincos0001xZxRRR111ZYXO222ZYXO111ZYXO 222ZYXO2 2)旋转矩阵)旋转矩阵 二维直角坐标转换二维直角坐标转换 cossinsincos112112yxyyxx y2y1x1x2y1cosx1sinx1cosy1sin cossinsincos 三维直角坐标转换三维直角坐标转换b.b.绕绕y y轴旋转轴旋转y ya.a.绕绕z z轴旋转轴旋转z zx1x0y1y0Z1(z1)zzY0(y0)x0z1x2z0yyZ1X1Y1X2Y2Z2c.c.绕绕x x
3、轴旋转轴旋转x xX2(x2)y0y2z0z2xx YXZYXZXZYXZXYXZYXZXZYXZXYZYZYR coscossinsincoscossincossincossinsincossinsinsinsincoscoscossinsinsincossinsincoscoscos0坐标转换公式为:坐标转换公式为:一般一般x x,y y,z z为微小量,可取为微小量,可取 111222111ZYXZYXxyxzyz 坐标转换公式可化为:坐标转换公式可化为:3.3.地固坐标系地固坐标系(1 1)地固坐标系:原点)地固坐标系:原点O O与地心(参心)重合,与地心(参心)重合,Z Z轴指向地球
4、北极,轴指向地球北极,X X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点,轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点,Y Y轴在赤道平面里与轴在赤道平面里与XOZXOZ构成右手坐标系。构成右手坐标系。XYZoP地球赤地球赤道道首首子子午午线线LBB地心坐标系:以总椭球为基准地心坐标系:以总椭球为基准参心坐标系:以参考椭球为基准参心坐标系:以参考椭球为基准(2 2)协议地球坐标系()协议地球坐标系(CTSCTS):以协议):以协议地极地极CTPCTP为为Z Z轴方向。大多采用轴方向。大多采用CIOCIO为为Z Z轴轴指向点。以对应赤道面与起始子午圈的指向点。以对应赤道面与起始子午圈的交点为交点为X X轴指
5、向轴指向.(3 3)瞬时地球坐标系:以瞬时极为)瞬时地球坐标系:以瞬时极为Z Z轴方向。轴方向。4 4)协议地球坐标系与瞬时地球坐标系之间的转换)协议地球坐标系与瞬时地球坐标系之间的转换二者之间的差异是由于极移引起的:二者之间的差异是由于极移引起的:tCTSZYXMZYX 0ZCTSYCTSXCTSZt YtXt协议赤道协议赤道瞬时赤道瞬时赤道格林尼治格林尼治平子午线平子午线xpypCTP pXpYyRxRM 11001ppppyxyxM5)5)协议地球坐标系与协议天球坐标系之间的转换协议地球坐标系与协议天球坐标系之间的转换ttzyxEZYX 春分点春分点起始子午线起始子午线赤道赤道GASTx
6、yzXYZ 100cossin0sincosGASTGASTGASTGASTGASTREztCTStCTSzyxMEZYXZYXMZYX CISCTSCIStzyxMENPZYXzyxNPzyx 6 6)参心坐标系)参心坐标系 建立参心坐标系的工作建立参心坐标系的工作 a.a.确定椭球的几何参数(长半径确定椭球的几何参数(长半径a a和扁率和扁率):一般采用国际椭):一般采用国际椭 球参数。球参数。b.b.椭球定位:确定椭球中心的位置椭球定位:确定椭球中心的位置c.c.椭球定向:确定椭球短轴的指向椭球定向:确定椭球短轴的指向 平行条件平行条件d.d.建立大地原点建立大地原点如图建立两个坐标系如
7、图建立两个坐标系二者的关系可用下面参数表示:二者的关系可用下面参数表示:三个平移参数三个平移参数(X(X0 0,Y,Y0 0,Z,Z0 0)三个旋转参数三个旋转参数X X,y y,Z Z根据椭球定向平行条件有:根据椭球定向平行条件有:X X=0=0 y y=0=0 Z Z=0=0(X0,Y0,Z0)大地原点和大地起算数据大地原点和大地起算数据 在地面上选定某一适宜的点在地面上选定某一适宜的点K K作为大地原点,观测其天文经度作为大地原点,观测其天文经度K K,天,天文纬度文纬度K K,正高,正高H H正正K K,至某相邻点的天文方位角,至某相邻点的天文方位角K K,然后再换算成大,然后再换算成
8、大地经度地经度L LK K,大地纬度,大地纬度B BK K,大地方位角,大地方位角A AK K,大地高,大地高H HK K。L LK K,B BK K,A AK K称为大地起算数据,大地原点又称大地起算点。称为大地起算数据,大地原点又称大地起算点。根据广义垂线偏差公式和广义拉普拉斯方程有:根据广义垂线偏差公式和广义拉普拉斯方程有:其中:其中:K K大地原点垂线偏差子午圈分量大地原点垂线偏差子午圈分量 K K大地原点垂线偏差卯酉圈分量大地原点垂线偏差卯酉圈分量 N NK K大地水准面差距大地水准面差距顾及顾及 X X=0=0,y y=0=0,Z Z=0=0,有:,有:参考椭球的定位和定向参考椭球
9、的定位和定向a.a.单点定位:令大地原点的椭球法线与铅垂线重合,椭球面和大地单点定位:令大地原点的椭球法线与铅垂线重合,椭球面和大地 水准面相切。水准面相切。则:则:b.b.多点定位:在全国范围内观测许多点的天文经度多点定位:在全国范围内观测许多点的天文经度,天文纬度,天文纬度,天文方位角,天文方位角(这样的点称为拉普拉斯点)。利用这些观测成果(这样的点称为拉普拉斯点)。利用这些观测成果和已有的椭球参数,按照广义弧度测量方程,根据使椭球面与当地和已有的椭球参数,按照广义弧度测量方程,根据使椭球面与当地大地水准面最佳拟合条件大地水准面最佳拟合条件N N2 2=min=min(或(或2 2=min
10、=min),采用最小二乘),采用最小二乘原理,求出椭球定位参数原理,求出椭球定位参数X0,X0,Y0Y0,Z0Z0,旋转参数,旋转参数X X,y y,Z Z,椭球几何参数的改正数,椭球几何参数的改正数a a,(a a新新=a=a旧旧+a a,新新=旧旧+.)以及)以及新新,新新,N N新新。再根据:再根据:求出大地原点新的大地起算数据。求出大地原点新的大地起算数据。参考椭球参数和大地起算数据是一个参心坐标系建成的标志,一参考椭球参数和大地起算数据是一个参心坐标系建成的标志,一定的参考椭球和一定的大地起算数据确定了一定的坐标系。定的参考椭球和一定的大地起算数据确定了一定的坐标系。这样利用新的大地
11、原点数据和新的椭球参数进行新的定位和定这样利用新的大地原点数据和新的椭球参数进行新的定位和定向,从面可建立新的参心大地坐标系。按这种方法进行椭球的定位向,从面可建立新的参心大地坐标系。按这种方法进行椭球的定位和定向,由于包含了许多拉普拉斯点,因此通常称为多点定位法。和定向,由于包含了许多拉普拉斯点,因此通常称为多点定位法。地球形状地球形状自然表面自然表面大地水准面大地水准面参考椭球面参考椭球面正常椭球面正常椭球面大小大小fM地轴地心大小大小 19541954年北京坐标系(年北京坐标系(BJ54BJ54旧旧)a a、采用克拉索夫斯基椭球参数,通过与前苏联、采用克拉索夫斯基椭球参数,通过与前苏联1
12、9421942年坐标系联测而年坐标系联测而 建立的坐标系。大地原点在前苏联的普尔科沃。建立的坐标系。大地原点在前苏联的普尔科沃。b b、存在的主要缺陷:、存在的主要缺陷:(1 1)椭球参数有较大误差。)椭球参数有较大误差。(2 2)参考椭球面与我国的大地水准面有明显自西向东的系统性倾斜。)参考椭球面与我国的大地水准面有明显自西向东的系统性倾斜。(3 3)几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。)几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。几何:克拉索夫斯基椭球几何:克拉索夫斯基椭球 物理:物理:赫尔默特扁球赫尔默特扁球(4 4)定向不明确。短轴指向不是)定向不明确。短轴指向不是CIOC
13、IO,也不是我国的地极原点,也不是我国的地极原点 JYD1968.0 JYD1968.0 19801980年国家大地坐标系(年国家大地坐标系(GDZ80GDZ80)西安坐标系)西安坐标系 a a 采用采用19751975年国际大地测量与地球物理联合会(年国际大地测量与地球物理联合会(IUGGIUGG)推荐的)推荐的4 4个地球椭球参数:长半径个地球椭球参数:长半径a a,地心引力常数,地心引力常数GMGM,地球二阶带球,地球二阶带球谐系数谐系数J2J2,地球自转速度,地球自转速度。b b 定位定向:椭球短轴平行于地球质心指向我国地极原点,大地定位定向:椭球短轴平行于地球质心指向我国地极原点,大
14、地 起始子午面平行于格林尼治天文台的平均子午面起始子午面平行于格林尼治天文台的平均子午面 c c 大地原点在我国陕西省泾阳县永乐镇大地原点在我国陕西省泾阳县永乐镇 d d 采用多点定位,椭球面同我国大地水准面最为密合采用多点定位,椭球面同我国大地水准面最为密合 e e 根据根据2 2GDZ80GDZ80=min=min求出参数求出参数X0,X0,Y0Y0,Z0Z0,(,(a a,)f f 在在19541954年北京坐标系基础上建立的,通过全国天文大地网整体年北京坐标系基础上建立的,通过全国天文大地网整体 平差。平差。g g 大地高程基准采用大地高程基准采用19561956年黄海高程系。年黄海高
15、程系。四个基本参数为四个基本参数为:a=6378140m a=6378140m;GM=3.986005GM=3.9860051014m3/s21014m3/s2;J2=1.08263J2=1.0826310-310-3;=7.292115=7.29211510-5rad/s10-5rad/s新新19541954年北京坐标系(年北京坐标系(BJ54BJ54新新)BJ54BJ54新新是在是在GDZ80GDZ80的基础上,改变的基础上,改变GDZ80GDZ80的的IUGGIUGG椭球几何参数椭球几何参数为克拉索夫斯基椭球参数,并将坐标原点(椭球中心)平移而建为克拉索夫斯基椭球参数,并将坐标原点(椭球
16、中心)平移而建立起来的。二者有严密的数学转换模型。立起来的。二者有严密的数学转换模型。a a 是是BJ54BJ54旧旧与与GDZ80GDZ80之间的过渡坐标系。之间的过渡坐标系。b b 采用克拉索夫斯基椭球参数,坐标轴与采用克拉索夫斯基椭球参数,坐标轴与GDZ80GDZ80坐标轴平行坐标轴平行.c c 大地原点与大地原点与GDZ80GDZ80相同,但起算数据不同。相同,但起算数据不同。d d 采用多点定位,椭球面与大地水准面在我国不是最佳拟合采用多点定位,椭球面与大地水准面在我国不是最佳拟合两者坐标关系是:两者坐标关系是:4 4)地心坐标系)地心坐标系 地心空间直角坐标系:原点与地球质心重合,
17、地心空间直角坐标系:原点与地球质心重合,Z Z轴指向地球北轴指向地球北极,极,X X轴指向格林尼治平均子午面与地球赤道交点,轴指向格林尼治平均子午面与地球赤道交点,Y Y轴垂直于轴垂直于XOZXOZ平面。平面。地心大地坐标系:椭球中心与地球质心重合,椭球面与大地水地心大地坐标系:椭球中心与地球质心重合,椭球面与大地水准面最为密合,短轴与地球自转轴重合准面最为密合,短轴与地球自转轴重合.点的坐标为大地经度点的坐标为大地经度L L,大地纬度,大地纬度B B,大地高,大地高H.H.XYZM0XYZLnBPQHPBHeNZLBHNYLBHNXsin)1(sincos)(coscos)(2 空间直角坐标
18、与大地坐标的关系空间直角坐标与大地坐标的关系 WGS WGS8484世界大地坐标系世界大地坐标系 原点与地球质心重合,原点与地球质心重合,Z Z轴指向轴指向BIH1984.0BIH1984.0定义的协议地极定义的协议地极CIPCIP方向,方向,X X轴指向轴指向BIH1984.0BIH1984.0零度子午面和零度子午面和CTPCTP赤道的交点,赤道的交点,Y Y轴和轴和Z Z、X X轴构成右手坐标系。轴构成右手坐标系。是是GPSGPS卫星广播星历的坐标参考基准,四个基本参数为卫星广播星历的坐标参考基准,四个基本参数为:a=6378137m a=6378137m;GM=3986005GM=398
19、6005108m3/s2108m3/s2;C2.0=1.08263 C2.0=1.0826310-310-3;=7.292115=7.29211510-5rad/s10-5rad/s;国际地球参考系统(国际地球参考系统(ITRSITRS)与国际地球参考框架()与国际地球参考框架(ITRFITRF)a a 国际地球参考系统(国际地球参考系统(ITRSITRS)是一种协议地球参考系统:)是一种协议地球参考系统:原点为地心,是包括海洋和大气在内的地球质心;原点为地心,是包括海洋和大气在内的地球质心;长度单位为米长度单位为米m m,在广义相对论框架下定义;,在广义相对论框架下定义;Z Z轴从地心指向轴
20、从地心指向BIH1984.0BIH1984.0定义的协议地极定义的协议地极CTPCTP;X X轴从地心指向格林尼治平均子午面与轴从地心指向格林尼治平均子午面与CTPCTP赤道的交点;赤道的交点;Y Y轴与轴与XOZXOZ平面垂直,构成右手坐标系;平面垂直,构成右手坐标系;b b 国际地球参考框架(国际地球参考框架(ITRFITRF)是国际地球参考系统(是国际地球参考系统(ITRSITRS)的具体实现。是通过)的具体实现。是通过ITRSITRS分布全分布全球的跟踪站的坐标和速度场来维持的。球的跟踪站的坐标和速度场来维持的。垂线站心直角坐标系:垂线站心直角坐标系:以测站以测站P P为原点,为原点,
展开阅读全文