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1、阳泉职业技术学院教案第二章 坐标系统和时间系统 年 月 日 第 节课 题教学目的1、掌握坐标系统的种类；2、掌握瞬时坐标系和协议坐标系的概念、为卫星坐标计算打下基础。教学重点难点重点：空间直角坐标系 球面坐标难点：岁差与章动 瞬时天球坐标系与平天球坐标系的关系 授课时数2教 具课件教学方法课堂讲授教学过程内容：作业： 阳泉泉职业技术学院教案第二章 GPS定位的坐标系统和时间系统 2006年 3 月 1 日第 4 节课 题2.2 地球坐标系 2.3 坐标系统之间的转换教学目的1、掌握瞬时坐标系和协议坐标系的概念、为卫星坐标计算打下基础。2、掌握GPS坐标系、国家大地坐标系、地方独立坐标系的含义。
2、3、掌握瞬时地球坐标系与平地球坐标系含义4、掌握大地测量基准的概念、GPS测量中常用大地测量基准及基准转换方法教学重点难点重点：地球空间直角坐标系 协议地球坐标系 瞬时地球坐标系与平地球坐标系 基准转换 难点： 极移 地极原点 大地测量基准的概念、瞬时地球坐标系与平地球坐标系 大地测量基准的概念授课时数2教 具课件教学方法课堂讲授教学过程内容：2.2 地球坐标系1.2.1 参心坐标系 建立一个参心大地坐标系，必须解决以下问题：（1）确定椭球的形状和大小；（2）确定椭球中心的位置，简称定位；（3）确定椭球中心为原点的空间直角坐标系坐标轴的方向，简称定向；（4）确定大地原点。一、1954年北京坐标
3、系（BJZ54（原）该坐标系是以原苏联当时采用的1942年普尔科沃坐标系为基础建立起来的，所不同的是1954年北京坐标系的高程异常是以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算值，且以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准面，按我国天文水准路线推算出来的。 二、1980年国家大地坐标系（GDZ80）1980年国家大地坐标系椭球四个参数的数值采用的是1975年国际大地测量与地球物理联合会第16届大会的推荐值；大地坐标系的原点，设在我国中部陕西省泾阳县永乐镇，在西安以北60km，简称西安原点；大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准。1980年国家大地坐标系：椭球短轴
4、Z轴平行于由地球质心指向我国地极原点JYD1968.0的方向，起始大地子午面平行于格林尼治平均天文台子午面，X轴在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度零方向；Y轴与Z，X轴成右手系统。三、1954年新北京坐标系（BJZ54）为了既体现1980年国家大地坐标系的严密性，又照顾到1954年原北京坐标系的实用性，有的部门和单位想出一种两全其美的办法，于是就产生了1954年新北京坐标系。1954年新北京坐标系的成果，就是将1980年国家大地坐标系的空间直角坐标经三个平移参数平移变换至克拉索夫斯基椭球中心，就成了新北京坐标系的成果。所以说，新北京坐标系的成果实际上就是从1980年大地坐标系整体平差成果转换
5、而来的。1.2.2 地心坐标系一、地心坐标系的表述形式地心直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合；Z轴指向国际协议原点CIO，X轴指向1968BIH定义的格林尼治平均天文台的起始子午线与CIO的赤道焦点E，Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系。地心大地坐标系定义是：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，大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度L为过地面点的椭球子午面与BIH定义的起始大地子午面之间的夹角，大地高H为地面点沿椭球面法线至椭球面的距离。 二、WGS84大地坐标系WGS84坐标系的几何定义是：坐标系的原点是地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定
6、义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。如图23所示。WGS84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值。1.2.3 瞬时地球坐标系与平地球坐标系一、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。二、平地球坐标系1.极移和地极原点地球自转轴与地球表面的交点叫地球极点。由于地球内部和外部的动力学因素、地球极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象叫做极移。随时间而变化的极点叫瞬
7、时极，某一时期瞬时极的平均位置，叫做平地极，简称平极。在1967年国际天文学联合会和国际大地测量学与地球物理学联合会共同召开的32次讨论会上，建议平极的位置用国际纬度服务站五个台站的“19001905年新系统”的平均纬度来确定。平极的这个位置相对于19001905年平均历元（1903.0），叫做国际协议原点，简称CIO。1977年我国极移协作小组利用19491977年期间的国内外36个台站的光学仪器的测纬资料，分别就地极的长期与周期分量进行分析研究后，确定了我国的地极原点，记作JYD1968.0（历元平极）。2.起始天文子午线1884年国际经度会议决定，以通过英国格林尼治天文台艾黎仪器中心的子
8、午线作为全世界计算天文经度的起始天文子午线。起始天文子午线与赤道的交点E，就是天文经度零点。1968年国际时间局（BIH）决定，采用通过国际协议原点（CIO）和原格林尼治天文台的经线为起始子午线。起始子午线与相应于CIO的赤道的交点E为经度零点。这个系统称为“1968BIH”系统。一、大地测量基准的概念1、基准概念；2.大地测量基准与大地测量坐标系的异同与基准参数。二、GPS测量中常用大地测量基准1、WGS-84坐标系；2、ITRF参考框架；3、北京54坐标系；4、西安80坐标系；5、地方独立坐标系；6、基准转换；7、各基准的参数。1）七参数法；2）四参数法。三、高程基准；1、1956年黄海高
9、程系；2、1985年国家高程基准；3、中国2000似大地水准面模型；4、区域似大地水准面模型；5、EGM96全球模型。四、 坐标系统之间的转换1、不同空间直角坐标系统之间的转换（不同基准间的转换）七参数法：3个平移参数、3个旋转参数、1个长度参数基线向量转换法：现求出各重合点相对地面网原点的基线向量，然后利用基线向量求定转换参数。2、 空间直角坐标转换成大地坐标（同一基准，不同坐标的表达方式间的转换）3、将大地坐标转换为高斯平面坐标（同一基准）课堂小结：1、常用基准；2、基准参数；3、基准转换；4、高程基准。作业： WGS-84坐标转换为北京54（西安80坐标系）的过程课后记作业：1、概念 ：大地坐标系、协议地球坐标系、地心坐标系、参心坐标系、地方独立坐标系、春分点、极移、国际协议原点2、WGS-84、北京54、西安80坐标系各有何优缺点？
