nullGPS原理及其应用
(二)GPS原理及其应用
(二) 参考点？ 参考点？第二章 坐标系统第二章 坐标系统天球坐标系与地球坐标系
与地球体固连在一起且与地球同步运动的坐标系，其中以地心为原点的坐标系则称为地球坐标系
另一类是空间固定的坐标系，与地球自转无关，称为惯性坐标系或天球坐标系，主要用于描述卫星和地球的运行位置和状态。
天球坐标系天球坐标系
基本概念：
天球：地球质心为中心，半径任意的假想球体
天轴与天极：地球自转轴的延伸为天轴，与天球的交点为天极
天球赤道面：过地球质心与天轴垂直的平面
天球子午面：包含天轴与天球上任一点的平面
黄道：地球公转轨道面与天球相交的大圆
黄极：通过天球中心垂直于黄道面的直线与天球的交点
春分点：太阳在黄道上从南到北运行时，黄道与天球赤道的交点
天球概念天球概念null天球空间直角坐标系
原点o位于地球质心，z轴指向天球北极，x轴指向春分点，y轴垂直于xoz平面与x和z轴构成右手系
天球球面坐标系
原点o位于地球质心，赤经 为含天轴和春分点的天球子午面与过天体s的天球子午面的夹角；赤纬 为原点至s连线与天球赤道面的夹角，向径长度r为原点至s的距离岁差、章动、极移岁差、章动、极移引子：天上的群星永远朝北斗吗？
“天上的群星永远朝北斗，地上的葵花永远向太阳”
“胡雁叫群寒夜长，峥嵘北斗天中央” 陆游
“今夜榆林系帆宿， 却从北斗望天心” 张耒
null我们现在要寻找北极星，也是要“从北斗望天心”，即沿着北斗星的勺子头两颗星做延长线到大约是这两颗星距离的五倍处，会有一颗孤零零的亮星，它就是北极星，找到北极星，就找到了正北方向，也就找到了群星所围绕旋转的“天心”——北天极。
地球的自转轴与公转轨道面并非完全垂直，而是有一个23.5度的夹角。正是这个夹角，才有了地球上的一年四季。我们可以设想一下，如果地轴与公转轨道面垂直会是怎样？
null 进 动null地球产生陀螺一样的进动现象，
表
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现为地轴以23.5度的夹角围绕公转轨道面垂直线（黄轴）做圆周摆动，地球的进动表现在天文学上叫岁差（precession）现象。
地球的进动周期非常缓慢，25800年才旋转一周，所以天极每年大约移动50角秒null黄道与赤道的交点也会以25800年为周期沿黄道向西退行。黄道与赤道的升交点——春分点是天球赤道坐标系的基本点，现在由于岁差的原因，这个基本点不再是永恒不变的了。
天文学上引入“历元”这个概念，即以某个时间点的数据为基本坐标编绘星图，所以一些稍专业的星图星表上都会标有“历元1950.0”、“历元2000.0”等标记，意思就是该图（表）所表示的恒星坐标是1950年或2000年的数值。
地球进动造成的恒星坐标发生变化的现象，公元前两世纪古希腊的天文学家就已发现。null现在，北天极正好在北极星附近，所以天体的周日视运动围绕北极星旋转，北极星成为北天极的标志。由于岁差，天极会围绕黄极以25800年的周期画一个半径23.5度的圆圈。这意味着北天极的标志一直在周期性地变换着主角。
很容易推测，大约在公元前3000年左右，北极星是天龙座α星
大约在公元13600年的时候，地球的进动几乎正好绕过了半圈，天极转到了现在北极星的对面，织女星将成为地球上的北极星，到那个时候，我们的子孙就会看到“天上的群星朝织女”的景象了。null岁差现象不但使北极星发生变换，同样会引起地面上其他星象的变化。null 我们不妨向遥远的未来设想一下，258个世纪以后，现在的北极星会再度成为北天极的标志，天象也会大致恢复为现在的样子，但天象依旧，人世间却不知要经历多少兴亡。
星移斗转，世事如烟，古人不见今时月，今月曾经照古人，21世纪的往事，已经被写入那时的远古史，学者们也会皓首穷经地破译着我们所遗留下的有限资料。两万多年这个时间对于人来说已经是难以接受的漫长，但对于宇宙来说不过是弹指一挥间！null岁差还对时间的计量产生明显影响
回归年
恒星年章动章动章动是与岁差相伴相随的，18世纪时天文学家发现地轴在进动的同时，还在做微小的周期性摆动，其周期为18.6年，表现为在天球上天极绕黄极圆周运动的同时，天极的轨迹呈微小的摆动，岁差与章动相结合，天极的轨迹便出现一条波状曲线，这主要是由月亮引起的极移极移1765年，大数学家欧拉用力学方法预言了地球瞬时自转轴会在地球本体内移动的现象，这个预言100多年以后被精密的纬度观测所验证。地球自转轴的这种运动称为极移，其圆周摆动范围非常微小，不超过0.4角秒，而且呈现14个月的周期和周年周期这两种周期性，这主要是由地球的非刚体性质和大气阻力造成的。null极移与岁差的比较 极移是地极的移动，不涉及天极在天球上位置的变化；进动造成天极的移动，不涉及地极在地面上的位置的变化null首先，地球的运动分两大类：公转和自转，公转的复杂性表现在公转轨道的非圆周形式与公转速度的非均匀性。其次，地球的自转呈现不均匀性且逐渐减慢，而且地球除了自西向东的周期自转外，还有岁差运动、章动和极移。它们都可以认为是地球自转的附加运动，其中岁差表现为天极绕黄极做圆周运动，同时引起恒星坐标位置的变化以及回归年与恒星年的不同步。章动表现为天极绕黄极运动过程中出现周期性微小波动，极移表现为地理纬度发生周期性微小变化。null地球坐标系
大地坐标系
空间直角坐标系
天球坐标系
天球空间直角坐标系
天球球面坐标系地球坐标系地球坐标系地心空间直角坐标系
坐标原点在地球质心，Z轴与地球平均自转轴重合，即指向某一时刻的平均北极点；X轴指向格林尼治平均子午面与赤道面的交点Ge，Y轴与此平面垂直，指向东为正构成右手系。
null地心大地坐标系
大地经度B
大地纬度L
大地高H国家坐标系与地方坐标系国家坐标系与地方坐标系参心坐标系：
1954年北京坐标系、1980年西安坐标系
站心坐标系：
独立坐标系：
WGS-84世界大地坐标系
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