GPS测量原理与应用第二章
GPS差分测量技术的原理与应用
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GPS差分测量技术的原理与应用近年来,全球定位系统(GPS)在各个领域中得到了广泛的应用。
GPS差分测量技术是其中重要的一种技术手段,它通过对GPS信号的接收和处理,实现精确的位置测量。
本文将介绍GPS差分测量技术的基本原理和应用。
一、GPS差分测量技术的基本原理GPS差分测量技术的原理主要基于卫星与接收器之间的距离测量。
GPS系统中的卫星通过向地面发射射频信号,并携带着自己的精确的位置和时间信息。
接收器接收到卫星发射的信号后,通过计算从卫星到接收器的信号传播时间,便可得到卫星与接收器之间的几何距离。
然而,由于信号在传播过程中受到大气、电离层等因素的影响,导致测量的误差较大。
差分测量技术的基本思想是利用同一时刻接收到的信号来消除测量误差。
在差分测量中,一台接收器处于已知位置的基准站点,将其接收到的信号与真实的位置坐标信息进行比较,得到该位置处的接收器误差。
然后,将该误差信息通过无线电或者网络传输给其他未知位置的接收器,其他接收器便可以通过该误差信息对自身测量结果进行修正。
二、差分测量技术的应用领域1. 测量和地理信息系统(GIS)差分测量技术在测量领域中得到了广泛的应用。
例如,测绘和土地测量需要高精度的位置信息,差分测量技术可以提供米级或者亚米级的位置精度,满足精确测量的需求。
地理信息系统(GIS)则需要大量的地理位置数据,差分测量技术可以提供高质量的地理位置数据作为支撑,提高GIS的精度和效率。
2. 船舶定位和导航在航海领域,精确的船舶定位和导航是确保船只安全航行的重要前提。
差分测量技术可以提供亚米级的位置精度,帮助船舶准确确定自身位置、航向和速度,确保船只安全航行。
3. 农业与农村发展差分测量技术在农业领域的应用也十分广泛。
农业生产需要精确的土地和农田边界信息、作物生长和灌溉信息等。
利用差分测量技术,农民可以获取到高质量的地理位置数据,帮助他们进行种植管理、精确施肥或灌溉,提高农业生产的效益。
gps测量原理及应用
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gps测量原理及应用GPS测量原理及应用。
GPS(Global Positioning System)即全球定位系统,是一种利用人造卫星进行定位的技术。
它是一种通过卫星信号来确定接收装置三维空间位置的定位系统。
GPS技术在军事、民用、科研等领域都有着广泛的应用,如航空航天、地质勘探、地理信息系统等。
本文将介绍GPS的测量原理及其在各个领域的应用。
首先,GPS的测量原理是基于卫星信号的接收和处理。
GPS系统由24颗卫星组成,它们以不同的轨道和高度分布在地球的轨道上。
接收器通过接收来自至少4颗卫星的信号,并测量信号的传播时间来确定自身的位置。
通过计算接收器与卫星之间的距离,再结合卫星的位置信息,就可以确定接收器的位置。
这种通过多颗卫星信号交叉定位的方法,保证了GPS的高精度和高可靠性。
其次,GPS在航空航天领域有着重要的应用。
航空器可以通过GPS确定自身的位置、速度和航向,实现精准的导航和定位。
在航天探测任务中,GPS也可以用于对航天器的轨道跟踪和姿态控制。
此外,GPS还可以用于飞行器的自主着陆和无人机的自主飞行,提高了航空航天领域的安全性和效率。
另外,在地质勘探领域,GPS技术也得到了广泛的应用。
地震监测站可以利用GPS技术实时监测地壳运动情况,预警地震灾害。
地质测量团队可以通过GPS确定地表的形变和位移情况,研究地质灾害的成因和演化规律。
此外,GPS还可以用于测量地球形状和大地水准面的变化,为地球科学研究提供了重要的数据支持。
此外,地理信息系统(GIS)是另一个重要的应用领域。
GIS是一种将地理空间信息与属性信息相结合的信息系统,它可以用于地图制图、资源调查、城市规划等领域。
GPS技术可以提供地理空间信息的精准定位,为GIS系统提供了数据支持。
利用GPS技术,可以实现对地理空间信息的实时采集、更新和管理,提高了GIS系统的精度和实用性。
综上所述,GPS技术以其高精度、高可靠性和广泛的应用领域,成为了现代测量技术中的重要组成部分。
gps的测量原理及应用
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GPS的测量原理及应用1. GPS的测量原理GPS(全球定位系统)是一种利用卫星信号进行位置测量的技术。
其测量原理基于三角测量法和时间测量法。
1.1 三角测量法GPS接收器接收到来自至少四颗卫星的信号,通过测量这些卫星信号的传播时间和位置,利用三角测量法计算出接收器的位置。
具体步骤如下:1.接收器接收到卫星发出的信号,并记录下每颗卫星信号的传播时间。
2.GPS接收器通过与卫星之间的信号传播时间差推算出卫星与接收器之间的距离。
3.GPS接收器通过多个卫星之间的距离,使用三角测量法计算出接收器的位置。
1.2 时间测量法除了三角测量法,GPS还利用时间测量法来测量位置。
具体步骤如下:1.GPS卫星通过精确的原子钟来保持时间的一致性。
2.GPS接收器接收到卫星发射的信号,并记录下信号的时间。
3.GPS接收器通过比较信号接收时间与卫星发射时间的差值,计算出信号传播的时间。
4.通过多颗卫星信号的传播时间,GPS接收器可以计算出自身的位置。
2. GPS的应用GPS技术在现代社会中有广泛的应用,涵盖了许多领域。
2.1 车辆导航GPS技术在车辆导航系统中被广泛应用。
通过将GPS接收器与导航软件结合,车辆可以实时获取自身的位置,并根据用户输入的目的地,提供最佳的导航路线和指示。
这种技术使得驾驶者无需担心迷路,更加方便地到达目的地。
2.2 航空和航海导航航空和航海领域也广泛使用GPS技术来进行导航。
通过在飞行器或船舶上安装GPS接收器,飞行员或船长可以准确地确定其位置、航向和速度。
这对于飞行器或船舶在大范围领域内进行定位和导航至关重要,提高了安全性和效率。
2.3 地图制作和地理信息系统GPS技术被用于制作地图和地理信息系统(GIS)。
通过在地图上标记GPS测量的点,可以准确地绘制地理要素的位置和形状。
这对于制作精确的地图、进行地理空间分析和规划非常重要。
2.4 灾难救援和紧急定位在灾难救援和紧急情况中,GPS技术可以提供准确的位置信息,帮助救援人员快速找到被困者。
GPS测量原理和应用各章知识点总结
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GPS测量原理及应用各章知识点总结桂林理工大学测绘08-1 JL(纯手打)第一章绪论1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统,具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。
能为各个用户提供三维坐标和时间。
2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。
整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。
4、GPS基本参数为:卫星颗数为21+3,卫星轨道面个数为6,卫星高度为20200km,轨道倾角为55度,卫星运行周期为11小时58分,在地球表面任何时刻,在高度较为15度以上,平均可同时观测到6颗有效卫星,最多可以达到9颗。
5、应用双定位系统的优越性:能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机,简称为双系统卫星接收机。
(1)增加接收卫星数。
这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业(2)提高效率。
观测卫星数增加,所以求解整周模糊度的时间缩短,从而减少野外作业时间,提高了生产效率。
(3)提高定位的可靠性和精度。
因观测的卫星数增加,用于定位计算的卫星数增加,卫星几何分布也更好,所以提高了定位的可靠性和精度。
6、在GPS信号导航的定位时,为了解算测站的三维坐标,必须观测4颗(以上)卫星,称为定位星座。
7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码8、在导航定位测量中,一般采用PRN编号。
9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码(又叫S码),用于精密定位的精密测距码叫P码10、GPS系统中各组成部分的作用:卫星星座1、向广大用户发送导航定位信息。
2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息,并通过GPS信号电路,适时的发送给广大用户。
3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令,适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。
地面监控系统地面监控系统包括1个主控站,3个注入站和5个监测站。
1、监测和控制卫星上的设备是否正常工作,以及卫星是否一直沿着预定轨道运行。
第二章GPS定位的坐标系统和时间系统 第四节时间系统
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国际原子时是全球统一的原子时,是由国际时间局(BIH)用100台左右精 选过的原子钟测定的。
目前,几乎所有国家发播的时号,均以UTC为准,各时号的互差一般 不便超用过户±获1得m所s,需除的了U发T1。播UTC时号外,还同时给出UTC与UT1的差值,以
GPS测量定位技术
六、力学时(DT)
这是天文力学理论及其历表所用的时间系统。力学时分两种,即相对于 太阳系质心运动的太阳系质心力学时(TDB)和以地心视位置为基础的地球 质心力学时(TDT)。力学时的基本单位为日,一日包含86400国际单位值秒, 秒 值 采 用 国 际 原 子 时 ( ATI) 秒 长 。 地 球 质 心 力 学 时 TDT 的 1 9 7 7 年 1 月 1.0003725日(即1日0h00m32.184s)对应于国际原子时ATI的1977年1月1日 0h0m0s。
GPS时与协调时的关系为:
GPST = UTC + 1S × n - 19S
(2-7)
其中n为调整参数,其值由国际地球自转服务组织(IERS)发布。
GPS测量定位技术
八、区会议决定采用一种分区统一时
刻,把全球按经度划分为24个时区,每个时区的经度差为15 °,则
在GPS卫星定位中,时间系统有着重要的意义。卫星的在轨运 动以及所发射的电磁波的运动也是和时间紧密相关的,所以测距 也是个测时的过程。天文测量中测量经纬度和方位角要用到时间, 同样在GPS导航和定位中也要用到时间。各国各地区由于民族、 文化和地理位置的关系,计时的方法和单位虽有不同,但都是以 地球绕太阳公转、月球绕地球运转和地球的自转的运转周期为基 础的,因而都用年、月、日来计时。当今,多数国家都以格里历 来作年、月、日的计时单位,即以地球自转轴运转一周的平均时 间叫做一日,而将地球绕太阳公转一周的平均时间长度365.2425 日叫做一年,这就是人们所称的公元年,这种计时的起点是公元 元年1月1日。我国正式采用格里历并采用公元纪年,是1949年 10月1日中华人民共和国成立的那天起正式开始的。计时的单位, 除了年、月、日以外,还有时、分、秒等小于一日的单位。
(完整word版)GPS测量原理与应用复习资料
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GPS 测量原理及应用第一章绪论•GPS 的含义:全球定位系统(GPS)是一个空基全天候导航系统,它由美国国防部开发,用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。
•卫星导航系统分类:①按用户接收机是否发射信号分类:无源系统、有源系统。
②按测量的参数分类:测距导航系统、测距离差导航系统、卫星多普勒导航系统、测角导航系统、混合系统。
③按卫星运行轨道高度分类:低轨道(近地轨道)、中高轨道、同步轨道。
④④按工作区域分类:全球覆盖系统、区域覆盖系统。
–北斗一号卫星导航定位系统:①北斗导航系统同时具备定位与双向通信能力,可以独立完成移动目标的定位与调度功能;GPS 系统本身不具备通信能力,需要和其他通讯系统结合才能实现移动目标的远程定位与监控功能。
②北斗导航系统是区域性导航系统;GPS系统是全球性导航系统。
③北斗导航系统是由我国自主控制;GPS系统是由美国军方控制。
–欧盟伽利略系统:①空间段:由分布在三个轨道上的30 颗中等高度轨道卫星(MEO)构成,每个轨道面上有10 颗卫星(9 颗正常工作,1 颗运行备用);轨道面倾角56 度。
②地面段:包括全球地面控制段、全球地面任务段、全球域网、导航管理中心、地面支持设施地面管理机构。
③用户:用户端主要就是用户接收机及其同等产品,伽利略系统考虑将与GPS、GLONASS 的导航信号一起组成复合型卫星导航系统,因此用户接收机将是多用途、兼容型接收机。
–前苏联GLONASS 系统:星座轨道为3个等间距椭圆轨道,轨道面间夹角120°,轨道倾角64.8°,偏心率0.01,每个轨道上等间距地分布8颗卫星。
卫星离地高度19100km,绕地运行周期为11 时15 分,地迹重复周期为8 天,轨道同步周期17圈。
其卫星轨道倾角大于GPS卫星轨道倾角,所以在高纬度地区的可视性好。
面控制系统包括1 个系统控制中心、1 个指令跟踪站,网络分布于俄罗斯境内。
GPS测量原理及应用:02 时间系统与坐标系统
![GPS测量原理及应用:02 时间系统与坐标系统](https://img.taocdn.com/s3/m/ded7708ff7ec4afe04a1dfd2.png)
协调世界时(Universal Time Coordinated)
建立UTC的原因:
满足高精度时间间隔测量的要求 时刻与UT基本一致
定义
秒长与AT相同 通过跳(闰)秒,与UT的差值保持在0.9秒内(通常在6
月30日24h或12月31日24h进行跳秒) 正闰秒(增加1秒)与负闰秒(减少1秒)
2
1. 有关时间系统的一些基本概念
3
时间是什么?
是事物存在或延续的过程 与长度、质量一同称为宏观物质世界的三个基本量 是四维空间中的一维 具有绝对和相对两方面的特性
时刻(历元) 时间间隔
4
时间系统-规定时间测量的标准
时间系统的要素:参考基准(起点)、尺度 时间系统:由定义和相应的规定从理论上进行阐述 时间系统框架:通过守时、授时以及时间频率测量
17
世界时(Universal Time)
定义:格林尼治零子午线(本初子午线)处的民用 时称为世界时。
UT0、UT1、UT2
问题的引出:极移和地球自转的不均匀(长期趋势变缓, 且存在短周期变化和季节性变化)
UT0:未改正的世界时 UT1:引入极移改正的世界时 UT2:引入极移改正和地球自转速度的季节改正的世界
太阳时属于地方时
14
真太阳时与平太阳时
真太阳时
参考点:太阳中心 尺度定义:太阳中心连续两次经过当地上子午圈的时间
间隔为一个真太阳日。 数值定义:太阳中心相对于本地子午圈的时角,中午为
0h,子夜为12h 特点
优点:容易测定 缺点:尺度不稳定(由于地球绕日公转时的速度不同,以及黄
赤交角的存在,导致不同时间的真太阳时时长不同)
春分点两次经过地方上子午圈(上中天)的时间间隔为 一恒星日。并由此派生出“时”、“分”、“秒”等单 位。
GPS测量原理及其应用
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GPS测量原理及其应用GPS(全球定位系统)是一种通过卫星定位的导航系统,它通过收集地球上的卫星信号来测量位置,并在地球上的任何地点确定准确的位置信息。
GPS测量原理基于三个基本原理:三角测量、卫星运行轨道和卫星钟。
第一个原理是三角测量。
GPS接收器收到至少三个卫星的信号,通过测量这些信号的传播时间和卫星的位置信息,可以确定接收器的位置。
这是因为,接收器到达每个卫星的距离是已知的,而通过测量信号的传播时间,可以计算出接收器与每个卫星之间的距离。
通过三角测量原理,可以确定接收器的位置是三个卫星的交叉点。
第二个原理是卫星运行轨道。
GPS卫星的运行轨道是已知的,因此接收器可以测量每个卫星在任何时间的位置。
通过这些已知的卫星位置,接收器可以计算接收器到每个卫星的距离,并进一步确定接收器的位置。
第三个原理是卫星钟。
GPS卫星上搭载了高精度的原子钟,接收器会测量接收到的卫星信号的传播时间,并与卫星信号发送时的时间进行比较。
通过这些时间的差异,接收器可以计算出信号传播的距离。
GPS技术具有广泛的应用。
首先,GPS在导航领域有着重要的应用。
人们可以使用GPS接收器在车辆导航和航海中定位和导航。
此外,在物流和运输行业中,GPS可以帮助跟踪和监控货物的位置和运输进程。
在野外探险和登山等户外活动中,GPS可以帮助人们确定自己的位置,并找到最佳航线。
此外,GPS还应用于军事导航和空中交通控制等方面。
除了导航外,GPS还用于地球测量和地质勘探。
通过跟踪接收器的位置,可以精确测量大地构造和板块运动。
这对于研究地震和火山等自然现象,以及制定地震预警系统非常重要。
此外,GPS还用于测量湖泊和河流的水位变化,监测冰川和地壳运动,以及监控建筑物和桥梁的变形。
另外,GPS技术也被广泛应用于气象学。
通过在不同地点收集大气层的GPS观测数据,可以精确测量和预测大气的湿度、温度和压力等参数。
这对于天气预报和气候变化研究非常重要。
总之,GPS测量原理是基于三角测量、卫星运行轨道和卫星钟的原理。
GPS测量原理及应用
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主讲 陈志高
第1部分 原理
1 2 3 4 5 6 7 8 9
2019/2/5
GPS测量的特点 GPS的历史和背景 GPS系统的组成 GPS卫星 GPS地面控制站 GPS用户设备 GPS系统现状 GPS定位原理 GPS测量
2
GPS定义
GPS的英文全称是:Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System 测量用户的 PVT:
154 120 50比特/S
卫星信息电文(D码)
每颗卫星都发射一系列无线电信号(基准频率ƒ)
两种载波(L1和L2) 两种码信号(C/A码和P码) 一组导航电文(信息码,D码)
2019/2/5 21
GPS卫星信号的组成
卫星信号
载波信号(L1,L2) 测距码(P码,C/A码) 数据码(导航电文或D码)
2019/2/5
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伪距差分
这是应用最广的一种差分。在基准站上,观 测所有卫星,根据基准站已知坐标和各卫星 的坐标,求出每颗卫星每一时刻到基准站的 真实距离。再与测得的伪距比较,得出伪距 改正数,将其传输至用户接收机,提高定位 精度。 这种差分,能得到米级定位精度,如沿海广 泛使用的“信标差分”
2019/2/5
6
2 GPS的历史和背景
GPS是美国军方研制的第二代卫星导航系统
(1)全球覆盖 (2)24小时可以定位,测速和授时 (3)用户设备成本低廉 (4)确保美国军事安全,服务于全球战略 (5)导航精度可达10-20m (6)取代现存各种导航系统 这种设备可以用来武装战车,舰船和飞机,提高其作战 能力,并可广泛用于地面部队,其作用已经在海湾战争中得 到充分展示。
GPS测量原理及其应用复习资料
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GPS测量原理及其应用第一章绪论一:全球导航卫星系统GNSS美国的GPS系统,俄罗斯的GLONASS系统,欧盟的伽利略(GALILEO)系统和中国的北斗二号卫星导航定位系统。
二:GPS系统组成合各部分的作用包括三大部分:空间部分——GPS卫星星座;地面控制部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS信号接收机。
GPS工作卫星及其星座的作用:1)提供星历和时间信息2)发射伪距和载表信息,提供其他辅助信息地面监控系统的作用:1)监测卫星是否正常工作2)跟踪计算卫星的轨道参数并发送给卫星3)保持各颗卫星时间同步GPS接收机的作用:接受GPS卫星发射的无线电信号,获得必要的信息并经数据处理完成定位工作。
三:GPS系统的特点定位精度高;观测时间段;测站间无需通视;可提供三维坐标;操作简便;全天候作业;功能多、应用广第二章坐标系统和时间系统各时间系统的应用1)恒星时:以春分点为参考点,由春分点的周日视运动所定义的时间系统为恒星时系统。
恒星时在天文学中有着广泛的应用。
2)平太阳时MT:以平太阳为参考点,由平太阳的周日视运动所定义的时间系统为平太阳时系统,平太阳时与日常生活中使用的时间系统是一致的。
3)世界时UT:以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时定义为世界时UT,用于天球坐标系与地球坐标系之间的转换计算。
4)原子时:这一时间尺度被广泛用于动力学作为时间单位。
5)协调世界时:既保持时间尺度的均匀性,又能近似地反映地球自转的变化。
第三章卫星运动基础及GPS卫星星历一:人造卫星所受的作用力有地球对卫星的引力,太阳、月亮对卫星的引力,大气阻力,太阳光压,地球潮汐力等。
二体问题是忽略所有的摄动力,仅考虑地球质心引力研究卫星相对于地球的运动,在天体力学中,称之为二体运动。
二:GPS卫星星历分为预报星历和后处理星历。
三:GPS卫星广播星历预报参数(p40)第四章GPS卫星的导航电文和卫星信号一:GPS卫星的导航电文(简称卫星电文)是用户用来定位和导航的数据基础。
《GPS原理与应用》复习资料整理
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第一章绪论1.GPS:是接收人造卫星电波,准确求顶接收机自身位置的系统。
目前世界上有那些全球性的卫星导航系统?(俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo、中国北斗、美国GPS)欧空局的全球卫星定位系统的名称是什么?2. GPS系统组成:(1)空间星座部分:24颗卫星提供星历和时间信息,发射伪距和载波信号,提供其他辅助信息。
(2)用户部分:接收并观测卫星信号,记录和处理数据,提供导航定位信息。
(3)地面控制部分:中心控制系统,实现时间同步,跟踪卫星进行定轨。
【5个监测站、1个主控站、3个注入站】3. GPS按接收机用途分为三类:导航型、测量型、授时型;接收机由天线单元、机主机单元和电源组成。
4、精密工程测量采用那种类型的GPS接收机?5、GPS接收机中采用的是铷钟、铯钟还是石英钟?6.与传统测量方法相比,GPS系统特点:1)全球性---全球范围连续覆盖;(4~12颗);2)全能性-—三维位置、时间、速度;3)全天侯4)实时性----定位速度快;;5)连续性;6)高精度;7)抗干扰性能好,保密性好;8)控制性强;9)观测站之间无需通视;10)提供三维坐标;11)操作简便。
7、gps有哪些新的应用领域8、GPS在测量上的用途有那些?9.常见GPS卫星信号接收机(例举几个著名的中外GPS生产厂商):Ashtech系列GPS接收机、Trimble(天宝)系列GPS接收机、Leica(莱卡) 系列GPS接收机、中纬系列GPS接收机、南方系列GPS接收机、中海达系列GPS接收机第二章 GPS定位的坐标系统与时间系统1.天球:是指以地球质心M为中心,半径r为任意长的一个假想的球体。
黄道:即当地球绕太阳公转时,地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹称为黄道黄赤交角:黄道平面与赤道平面的夹角ε称为黄赤交角,约为23.5°春分点:当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时,黄道与天球赤道的交点γ称为春分点。
卫星定位导航系统原理及应用第二讲
![卫星定位导航系统原理及应用第二讲](https://img.taocdn.com/s3/m/e3b77e4151e79b896902269f.png)
不同国家采用不同大地坐标系的原因:
1、各国根据自己的大地系统绘制了大量的 地形图,多年沿用已经形成习惯。
2、在同一的地区采用不同的椭球近似程度 不一样,希望选一个近似程度好的。
天球空间直角坐标系和天球球面坐标系
岁差
指由日月行星引力共同作用的结果,使地球自转 轴在空间的方向发生周期性变化。周期约25800年。
章动
北天极除岁差运动外,在各种天体力的影响下还存在短周期的 变化, 它叠加在岁差运动上。如果将任一观测时刻的北天极的实际 位置称为瞬时北天极(亦称真北天极),瞬时北天极绕瞬时平北天极 产生旋转,大致成椭圆形轨迹,其长半径约为 9.2〞, 周期约为 18.6年,这种运动称为章动。
大地原点(参考椭球面与大地水准面的公共切点沿 铅垂线的相应地面点)设在陕西省泾阳县永乐镇。
(3) 北京新54系
采用克拉索夫斯基椭球参数。 大地原点为1980的大地原点。 高程基准是以1956年青岛验潮站求得的黄海平
均海水面。
三种椭球参数比较
参数 长半轴a
WGS-84 6378137
北京54 国家80 6378245 6378140
(3)带宽为6,西经180~西经174为第1带,一直到东 经180为60带。 (4)中央子午线东移500KM,投影长度比等于0.9996, 而不等于1.
UTM投影在整个投影带内的长度变形较均匀,比高斯投影 的长度变形小,其计算可通过高斯坐标获得: XU=0.9996x, YU=0.9996y 。
大地坐标系 (1) WGS84
3、出于政治军事上保密的目的。
GPS测量原理与应用(山东联盟)智慧树知到答案章节测试2023年山东交通学院
![GPS测量原理与应用(山东联盟)智慧树知到答案章节测试2023年山东交通学院](https://img.taocdn.com/s3/m/8565542fa66e58fafab069dc5022aaea998f419f.png)
第一章测试1.子午卫星导航系统(NNSS)卫星数量8-9颗,运行高度较低平均2000km。
A:对B:错答案:B2.GPS有12根螺旋形天线组成的阵列天线,向地面发射张角为30度的电磁波束。
A:对B:错答案:A3.GLONASS系统地迹重复周期8天,轨道同步周期17圈,高纬度地区(50°以上)地区的可视性较好。
A:对B:错答案:A4. GALILELO系统具有5个分布于全球遥测、遥控和跟踪站。
其任务是负责控制GALILEO卫星和星座,每个站配有11米长的S波段碟形天线。
A:对B:错答案:A5.BDT 通过中国科学院国家授时中心保持的UTC,即 UTC与国际 UTC 建立联系,BDT与 UTC 的偏差保持在100 纳秒以内。
A:错B:对答案:B第二章测试1.地球直角坐标系的定义是:原点O与地球质心重合,Z轴指向地球南极,Y轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点,X轴在赤道平面里与YOZ构成右手坐标系。
A:错B:对答案:A2.以P1 为原点,以P1 点的法线为z轴(指向天顶为正),以子午线方向为x轴(向北为正),y轴与x,z垂直(向东为正)建立的坐标系叫站心地平直角坐标系。
A:对B:错答案:A3.极移使地面上各点的纬度、经度和方位角都不会发生变化。
A:对B:错答案:B4.取平地极为坐标原点,z轴指向CIO,X轴指向协定赤道面与格林尼治子午线的交点,Y轴在协定赤道面里,与XOZ构成右手系统而成的坐标系统称为平地球坐标系。
A:错B:对答案:B5.鉴于2000国家GPS大地控制网的点数较少,分布密度远不如我国天文大地网,尚不能形成一个完善的具有一定密度的基准点组成的地心坐标系,2003-2005年,总参测绘局和国家测绘局先后启动了“我国天文大地网与高精度GPS2000网联合平差”(简称“两网平差”)项目,获得了全国48919点高精度(平均精度0.1米)的地心坐标成果,满足了急需。
A:对B:错答案:A第三章测试1.当基线较长时,误差的相关性将降低,许多误差消除得不够完善。
GPS测量原理与应用重点
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GPS测量复习指南第一章GPS系统组成GPS系统包括三大部分:空间部分——GPS卫星星座;地面控制部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS信号接收机。
GPS工作卫星及其星座由21+3颗卫星组成GPS卫星星座。
24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内,轨道倾角为55°,各个轨道平面之间相距60°,即轨道的升交点赤经各相差60°;卫星高度为20200km,卫星运行周期为11小时58分;载波L1频率为1575.42MHz,L2为1227.60MHz。
对地面观测者来说,最少可见到4颗,最多可见到11颗。
GPS卫星的作用如下:接收、存储导航电文;生成用于导航定位的信号(测距码、载波);发送用于导航定位的信号,接受地面指令,进行相应操作;其他特殊用途,如通讯、监测核暴等。
地面监控系统包括一个主控站,三个注入站,五个监测站。
主控站(1个)作用:管理、协调地面监控系统各部分的工作;收集各监测站的数据,编制导航电文,送往注入站;将卫星星历注入卫星;监控卫星状态,向卫星发送控制指令;卫星维护与异常情况的处理。
地点:美国科罗拉多州法尔孔空军基地。
监测站(5个)作用:接收卫星数据,采集气象信息,井将所收集到的数据传送给主控站。
地点:夏威夷、主控站及三个注入站。
注入站(3个)作用:将导航电文注入GPS卫星。
地点:阿松森群岛(大西洋)、迪戈加西亚(印度洋)和卡瓦加兰(太平洋)。
第二章、坐标系统和时间系统能解释时间系统名词,分析或判断或选择时间系统。
1.恒星时ST以春分点为参考点,由春分点周日视运动所确定的时间系统。
春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日。
恒星时=春分点相对于本地子午圈的时角恒星日=24个恒星小时=1440个恒星分=86400个恒星秒,以地球自转为基础,是地方时,两点间的恒星时之差等于两点间的经度之差。
2.真太阳时和平太阳时真太阳时以地球自转为基础,以太阳中心为参考点。
太阳时=太阳相对于本地子午圈的时角太阳时长度不同,不具备时间系统条件平太阳时以平太阳为参考点,由平太阳的周日视运动所定义的时间系统为平太阳时系统以地球自转为基础,以平太阳中心为参考点周年是运动轨迹位于赤道面,角速度恒定平太阳时=平太阳相对于本地子午圈的时角是地方时原子时、国际原子时、协调世界时、GPS时以原子跃迁的稳定频率为时间基准的时间系统。
《GPS测量原理及应用》第三版复习资料
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第一章绪论1. GPS系统包括三大部分:空间部分——GPS卫星星座,地面控制部分——地面监控系统,用户设备部分——GPS信号接收机。
2 .GPS卫星星座部分:由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座,记作(21+3)GPS星座。
24颗在轨卫星均匀分布在6个轨道平面内,轨道倾角为55°,各个轨道平面之间相距60°。
在地球表面上任何地点任何时刻,在高度角15°以上,平均可同时观测到6颗卫星,最多可达9颗卫星。
3. GPS卫星的作用:第一,用L波段的两个无线载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号。
第二,在卫星飞越注入站上空时,接收由地面注入站用S波段发送到卫星的导航电文和其他有关信息,并通过GPS信号电路,适时地发送给广大用户。
第三,接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令,适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。
4. 地面监控系统:1个主控站(美国科罗拉多)3个注入站(阿森松岛,迪哥加西亚岛,卡瓦加兰)5个监控站(1+3+夏威夷)5. GPS信号接收机的任务是:能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号,并跟踪这些卫星的运行,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间,解译出GPS卫星所发送的导航电文,实时地计算出测站的三维位置,甚至三维速度和时间。
6. GPS系统的特点:定位精度高,观测时间短,测站间无需通视,可提供三维坐标,操作简便,全天候作业,功能多,应用广。
7. GPS系统的应用前景:①用于建立高精度的国家性大地测量控制网,测定全球性的地球动态参数②用于建立陆地海洋大地测量基准,进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘③用于监测地球板块运动状态和地壳形变④用于工程测量,成为建立城市与工程控制网的主要手段⑤用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置.8. 我国的GPS定位技术的应用和发展情况:在大地测量方面,利用GPS技术开展国际联测,建立全球性大地控制网,提供高精度的地心坐标,测定和精化大地水准面;在工程测量方面,应用GPS静态相对定位技术,布设精密工程控制网,用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程;在航空摄影测量方面,我国测绘工作者也应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS 航测等航测成图的各个阶段;在地球动力学方面,GPS技术用于全球板块运动监测和区域板块运动监测;此外,GPS技术还用于海洋测量、水下地形测绘、军事国防、智能交通、邮电通信、地矿、煤矿、石油、建筑以及农业、气象、土地管理、环境监测、金融、公安等部门和行业。
GPS测量原理与使用方法介绍
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GPS测量原理与使用方法介绍GPS(全球定位系统)是一种通过卫星定位技术实现地理位置测量的工具,已经广泛应用于航海、交通运输、军事、地质勘探、天文测量等领域。
这篇文章将介绍GPS测量的原理和使用方法。
一、GPS测量原理GPS系统由24颗工作卫星和地面控制站组成。
每颗卫星都携带着高精确度的原子钟,以稳定的频率发射无线电信号。
使用者通过GPS接收机接收到来自至少四颗卫星的信号后,通过计算信号的传播时间差来确定自身的三维位置。
GPS测量原理主要分为卫星发射信号、接收机接收信号和位置计算三个步骤。
1. 卫星发射信号GPS卫星通过无线电信号向地面发射位置和时间的信息。
卫星信号由两个频段组成:L1频段(1575.42 MHz)和L2频段(1227.60 MHz)。
这些信号包含着卫星的精确时间戳和天线位置。
大部分GPS接收机只能接收L1频段信号,而高精度的测量通常需要使用L1和L2频段同时接收。
2. 接收机接收信号GPS接收机是测量过程中的关键部分。
接收机接收到来自至少四颗卫星的信号后,会将接收到的信号分别进行分析处理,得到每颗卫星的伪距(即信号传播时间)。
伪距是指卫星发射信号到接收机接收信号的时间差乘以光速,得到的距离。
3. 位置计算GPS接收机根据伪距和卫星位置信息,将位置计算为三维坐标。
具体而言,根据接收到的信号,接收机可以得到多个卫星的伪距信息,然后通过多普勒效应来消除钟差误差,最后使用三角定位原理计算出接收机所在的位置。
二、GPS测量的使用方法GPS测量可以分为静态测量和动态测量两种方式。
静态测量主要适用于需要获取高精度位置信息的工程测量、地形测量等领域,而动态测量则适用于航海、交通运输等需要追踪移动目标的场景。
下面将分别介绍这两种测量方式的使用方法。
1. 静态测量静态测量的目的是获取高精度的位置信息,因此要尽量避免人为因素对测量结果的影响。
在进行静态测量前,应确保接收机已经获得足够的卫星信号,并且天线的位置相对稳定。
gps测量
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GPS测量简介全球定位系统(GPS)是一种通过卫星系统对地球上的位置进行测量的技术。
它使用一系列的卫星和地面接收器相互配合,能够精确地测量地理位置的经度、纬度、海拔高度等信息。
本文将介绍GPS测量的原理、应用以及在测量中的注意事项。
GPS测量的原理GPS测量的基本原理是三角测量法。
当地面接收器接收到至少4颗卫星发送的信号时,它能够通过计算信号的传播时间和卫星的位置来确定自身的位置。
GPS接收器在接收到卫星发射的信号后,会测量信号的传播时间。
由于信号的传播速度是已知的(光速),因此接收器可以通过测量传播时间来计算信号传播的距离。
接收器同时接收多颗卫星的信号,通过计算每颗卫星的距离和位置,就可以得到多个距离值。
这些距离值被视为从接收器到每颗卫星的半径,并以这些半径作为球面的表面。
这些球面相交于一个点,即接收器的位置。
GPS测量的应用地理定位GPS测量的最常见应用是地理定位。
由于GPS能够提供非常精确的经度和纬度信息,因此它被广泛用于导航系统、地图制图、航空航海以及户外运动等领域。
人们可以借助GPS确定自身位置,并通过导航仪器找到需要到达的目的地。
地质测量在地质测量中,GPS可以用于测量地表运动、构造活动以及地壳的变形等。
通过不断监测地壳的运动和变形,科学家们可以探索地球的内部结构和地球动力学过程。
大地测量GPS也可以用于大地测量和地图制作。
通过在地球上不同地点的GPS测量,可以建立精确的地理坐标系统,进而绘制高精度地图。
这些地图对于测绘、城市规划、土地管理等方面具有重要意义。
时间同步GPS卫星上携带有高精度的原子钟,接收器可以通过定位与多颗卫星的信号同步,从而进行时间同步。
这种时间同步被广泛用于电信、科学研究和金融交易等需要高精度时间的领域。
GPS测量的注意事项在使用GPS进行测量时,有一些注意事项需要被考虑:1.密集的建筑物、树木和山谷等地形会影响卫星信号的接收。
因此,在这些地区,GPS的精确度可能会降低。
卫星定位导航原理与应用知到章节答案智慧树2023年鲁东大学
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卫星定位导航原理与应用知到章节测试答案智慧树2023年最新鲁东大学第一章测试1.第一个建立的国家或者地区参考答案:美国2.GPS主要由那几部分组成(多选)?参考答案:主控站部分;用户部分;地面监控部分;星座部分3.北斗导航系统的英文缩写是什么参考答案:BDS4.北斗导航系统于哪一年发射升空参考答案:20005.哪一个不是目前的导航系统参考答案:子午第二章测试1.天球坐标系的原点和各坐标轴的指向是参考答案:保持不变的2.北京54和西安80坐标系是参考答案:参心坐标系3.GPS时间系统是属于参考答案:原子时4.下列哪些是我国采用过或者正在采用的坐标系统参考答案:2000国家大地坐标系;北京54;西安805.当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运动时,黄道与天球赤道的交点r,称为春分点。
参考答案:对第三章测试1.下列哪个开普勒轨道参数是一直变化的参考答案:真近点角2.GPS导航电文包括参考答案:遥测码;数据块;转换码3.载波相位测量一般有两个载波参考答案:对4.下列哪个不属于GPS的测距码参考答案:转换码;遥测码5.描述卫星运动的开普勒轨道参数是一组固定的参数。
参考答案:错第四章测试1.在同样的测量精度要求下,一般来说GPS利用绝对定位进行测量的速度比相对定位慢参考答案:对2.卫星分布的精度因子有哪些。
钟差精度因子;三维位置精度因子;垂直分量精度因子;水平分量精度因子3.GPS相对定位包括静态相对定位和动态将对定位。
参考答案:对4.测站间求单差的虚拟观测模型具有哪些优点参考答案:削弱对流层折射误差的影响;消除卫星钟差的影响;削弱电离层折射误差的影响5.单差是不同测站间,不同步观测相同卫星所得的观测值之差。
参考答案:错第五章测试1.卫星部分的误差由那几部分构成相对论效应;卫星钟误差;星历误差2.下列哪个不属于信号接收部分的误差参考答案:多路径效应3.对GPS测量影响的其它误差还有什么参考答案:地球潮汐;负荷潮;地球自转的影响4.GPS的误差都有哪些。
《GPS原理及其应用》习题集a.doc
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《GPS原理及其应用》复习第一章概论了午卫星系统与GPS定位原理有何区别?子午卫星系统的缺点GPS的基本组成什么是标准定位服务?GPS信号接收机主要组成第二章坐标系统和时间系统名词解释:天球;赤经;赤纬;黄道;春分点;岁差;章动;极移;世界时;原了时;协调世界时;儒略日。
简述协议地球坐标系的定义。
赤纬8与大地纬度B有何区别;赤经a与大地经度L有何区别?什么是参心坐标系?简述卫星大地测量的发展历史,并指出其各个发展阶段的特点。
试说明GPS全球定位系统的组成。
为什么说GPS卫星定位测量技术问世是测绘技术发展史上的一场革命?简述GPS、GLONASS与NAVSAT三种卫星导航定位系统工作卫星星座的主要参数。
简述(历元)平天球坐标系、(观测)平天球坐标系以及瞬时极(真)天球坐标系之间的差别。
怎样进行岁差旋转与章动旋转?它们有什么作用?为什么要进行极移旋转?怎样进行极移旋转?简述协议地球坐标系的定义。
试写出由大地坐标到地心空间直角坐标的变换过程。
综述山(历元)平天球坐标系到协议地球坐标系的变换过程。
简述恒星时、真太阳时与平太阳时的定义。
什么是GPS定位测量采用的时间系统?它与协调世界时UTC有什么区别?在GPS定位测量,具有重要意义的时间系统主要有哪三种?第三章卫星运动基础及GPS卫星的坐标计算试述描述GPS卫星正常轨道运动的开普勒三大定律。
试画图并用文字说明开普勒轨道6参数。
简述地球人造卫星轨道运动所受到的各种摄动力。
地球引力场摄动力对卫星的轨道运动有什么影响?II、月引力对卫星的轨道运动有什么影响?简述太阳光压产生的摄动力加速度,并说明它对卫星轨道运动有何影响?综述考虑摄动力影响的GPS卫星轨道参数。
试写出计算GPS卫星瞬时位置的步骤。
第四章、GPS卫星的导航电文和卫星信号名词解释:码;码元(比特);数码率;自相关系数;信号调制;信号解调;遥测字;交接字;数据龄期;时延差改正;传输参数。
试说明什么是随机噪声码?什么是伪随机噪声码?C/A码和P码是怎样产生的?试述C/A码和P码的特点。
GPS的测量原理及其应用
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GPS的测量原理及其应用1. GPS的测量原理介绍1.1 GPS的概述全球定位系统(GPS)是由美国国防部研发的一种卫星导航系统,可以提供全球范围内的定位、导航和时间服务。
GPS由一组卫星、地面控制站和接收设备组成,通过接收卫星发出的信号并进行计算,可以准确确定地球上的位置。
1.2 GPS的测量原理GPS的测量原理基于三角测量的原理。
GPS接收器接收到至少三颗卫星的信号后,通过测量这些信号的传播时间差,进而计算出接收器与卫星之间的距离。
通过多个卫星的测距结果,可以确定接收器的位置。
具体的测量原理如下:1.接收卫星信号:GPS接收器接收到至少三颗卫星的信号,每颗卫星的信号包含发送时间和卫星位置的信息。
2.计算传播时间:GPS接收器通过测量从卫星发出的信号到接收器接收到的信号的传播时间,可以得到信号传播的时间差。
3.三角测量计算距离:GPS接收器知道信号的传播速度,并且具备卫星的位置信息,因此可以通过信号传播时间差计算出接收器与卫星之间的距离。
通过至少三颗卫星的测距结果,可以利用三角测量的原理计算出接收器的具体位置。
1.3 GPS的测量误差GPS的测量误差主要包括以下几个方面:•大气延迟:GPS信号在穿过大气层时会受到大气延迟的影响,造成测距误差。
•多路径效应:GPS信号在传播过程中可能会受到地面反射产生的多路径效应影响,导致测距结果不准确。
•接收器误差:GPS接收器本身存在一定的误差,包括时钟误差、信号处理误差等。
•卫星几何因素:如果接收器所接收的卫星都在同一方向,测距结果将会不准确。
因此,接收到的卫星位置越分散,测距结果越准确。
2. GPS的应用2.1 定位和导航GPS最主要的应用就是进行定位和导航。
通过接收卫星的信号,GPS接收器可以计算出自身的位置,并提供导航指引。
这在航空、航海、军事、交通等领域有着广泛的应用。
2.2 时间同步GPS的卫星上带有高精度的原子钟,可以提供精确的时间信息。
这使得GPS在进行时间同步方面有着重要的应用,例如在金融交易、科学研究等领域需要准确的时间同步。
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§2-2 WGS84坐标系和我国大地坐标系 WGS84坐标系和我国大地坐标系
1、WGS一84大地坐标系 一 大地坐标系 WGS-84坐标系统的全称是 坐标系统的全称是World 坐标系统的全称是 Geodical System-84(世界大地坐标系 ), (世界大地坐标系-84), 它是一个地心地固坐标系统。 它是一个地心地固坐标系统。WGS-84坐标系 坐标系 统由美国国防部制图局建立, 统由美国国防部制图局建立,于1987年取代 年取代 了当时GPS所采用的坐标系统―WGS-72坐标 所采用的坐标系统― 了当时 所采用的坐标系统 坐标 系统而成为GPS的所使用的坐标系统。 的所使用的坐标系统。 系统而成为 的所使用的坐标系统
3、地方独立坐标系 、 4、ITRF坐标框架 、 坐标框架 5、PZ90坐标系 、 坐标系
GLONASS卫星导航系统采用 卫星导航系统采用PZ-90坐标系。 坐标系。 卫星导航系统采用 坐标系 PZ-90(俄语:Parametry Zelmy,翻译成英语为: 俄语: 俄语 ,翻译成英语为: ParameteroftheEarth)坐标系是俄罗斯进行地面 坐标系是俄罗斯进行地面 网与空间网联合攻关平差后建立的。 网与空间网联合攻关平差后建立的。有时也称为 PE-90。 。
小测验
1.下列坐标系统哪些使用的是地心坐标系( .下列坐标系统哪些使用的是地心坐标系( A、GDZ/80 B、BJZ54 B、 C、WGS-84 C、WGS)。
D、BJZ54(原) D、BJZ54(
§2-3 坐标系统之间的转换
概述: 概述: 1.坐标转换的几种形式: .坐标转换的几种形式: 空间直角坐标系之间的转换; 空间直角坐标系之间的转换 ; 大地坐 标系之间的转换;空间直角坐标系与大地 标系之间的转换; 坐标系之间的转换。 坐标系之间的转换。 2 .研究坐标转换模型的作用 1)合理确定两种坐标系的转换参数, )合理确定两种坐标系的转换参数, 实现两种坐标系的转换; 实现两种坐标系的转换;
2)利用卫星测量建立地面控制网; )利用卫星测量建立地面控制网; 3)利用卫星测量成果加强和改善地面 ) 控制网; 控制网; 4) 4)利用卫星测量分析和研究地面网的 系统误差。 系统误差。 3 .为什么要进行转换
实现坐标系统的统一。 实现坐标系统的统一。
4.几种不同的坐标系统转换模型 .
布尔沙( 布尔沙(Bursa)模型 ) 莫洛金斯基模型 武测模型(范士公式) 武测模型(范士公式)
中国自2008年7月1日起启用 日起启用2000国家大地 中国自2008年7月1日起启用2000国家大地 坐标系。 定义: 坐标系。 CGCS2000定义:是右手地固直角坐 定义 标系。原点在地心, 轴为国际地球旋转局 标系。原点在地心,Z轴为国际地球旋转局 轴为IERS的 (IERS)参考极(IRP)方向,X轴为 )参考极( )方向, 轴为 的 参考子午面( 参考子午面(IRM)与垂直于 轴的赤道面的交 )与垂直于Z轴的赤道面的交 轴和X轴构成右手正交坐标系 线,Y轴Z轴和 轴构成右手正交坐标系。 轴 轴和 轴构成右手正交坐标系。
WGS84坐标系 WGS84坐标系
WGS一84坐标系的几何定义是:坐标 一 坐标系的几何定义是 坐标系的几何定义是: 系的原点是地球的质心, 轴指向 系的原点是地球的质心,Z轴指向 BIHl984.0定义的协议地球极 定义的协议地球极(CTP)方向, 方向, . 定义的协议地球极 方向 X轴指向 轴指向BIHl984.0的零度子午面和 的零度子午面和CTP赤 轴指向 . 的零度子午面和 赤 道的交点, 轴和 轴和Z 轴构成右手坐标系。 道的交点,y轴和Z、X轴构成右手坐标系。 轴构成右手坐标系 如图所示 所示。 如图所示。
天球基本概念( 天球基本概念(3)
春分点: 春分点:天 球赤道与黄 道的交点称 为春分点。 为春分点。 黄极: 黄极:过天 球中心垂直 于黄道面的 直线与天球 的交点称为 黄极, 黄极,Пn 在北称为北 黄极, 黄极,Пs 在南称为南 黄极。 黄极。 岁差与章动: 岁差与章动:在外
力的作用下,地球的 力的作用下, 自转轴在空间的指向 并不保持固定的方向 ,而是不断发生变化 。其中地轴的长期运 动称为岁差, 动称为岁差,而周期 运动称为章动。 运动称为章动。岁差 和章动引起天极和春 分点位置相对恒星的 变化。 变化。
虽然WGS-84与PZ-90的定义基本一致, 与 的定义基本一致, 虽然 的定义基本一致 但由于存在测轨跟踪站站址坐标误差和测量 误差,定义的坐标系与实际使用的坐标系存 误差, 在一定的差距。实际上, 在一定的差距。实际上,PZ-90、WGS-84 、 两两之间都有差异。 或ITRF两两之间都有差异。PZ-90与WGS两两之间都有差异 与 84在地球表面的坐标差异可达 m,而 在地球表面的坐标差异可达20 , 在地球表面的坐标差异可达 WGS-84与ITRF差异很小,在10cm以内。 与 差异很小, 以内。 差异很小 以内 可以认为是等同的。 可以认为是等同的。
第二章 坐标系统与时间系统
§2-1 天球坐标系与地球坐标系
概述: 1.点的位置是用坐标来表示的,通过坐 标系统得以实现。 2.目前有两种不同的坐标系统:地球坐 标系和天球坐标系。 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。
天球坐标系 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
天球基本概念( 天球基本概念(4)
天球子午圈
:包含天轴的
平面均称天球子 午面, 午面,天球子午 面与天球相交的 大圆称为天球子 午圈。 午圈。
天球球面坐标系与天球空间直角坐标系
1.天球空间直角坐标系: 1.天球空间直角坐标系: 天球空间直角坐标系 原点位于地球质心M 原点位于地球质心M,Z 轴指向天球北极Pn Pn, 轴指向天球北极Pn,X轴 指向春分点γ 轴与Z 指向春分点γ ,Y轴与Z、 轴构成右手坐标系。 X轴构成右手坐标系。 2.天球球面坐标系: 2.天球球面坐标系:原 天球球面坐标系 点位于地球质心M 点位于地球质心M,赤经 α 为过春分点的天球子 午面之间的夹角, 午面之间的夹角,赤纬 为原点M和天体S 为原点M和天体S的连线 与天球赤道面之间的夹 向径长度r为原点M 角,向径长度r为原点M 至天体S之间的距离。 至天体S之间的距离。
PZ-90坐标系定义 PZ-90坐标系定义
坐标原点位于地球质心; 轴指向 坐标原点位于地球质心;Z轴指向 IERS推荐的协议地极原点 推荐的协议地极原点(Conventional 推荐的协议地极原点 TerrestrialPole),即1900—1905年的平 , 年的平 均北极, 轴指向地球赤道与 轴指向地球赤道与BIH定义的零 均北极,X轴指向地球赤道与 定义的零 子午线的交点, 轴满足右手坐标系 轴满足右手坐标系。 子午线的交点,y轴满足右手坐标系。由该 定义知, 与国际地球参考框架ITRF 定义知,PZ-90与国际地球参考框架 与国际地球参考框架 是一致的。 是一致的。
2.地心坐标系
地心坐标系分为地心空间大地直角坐标系 和地心大地坐标系等。 和地心大地坐标系等 。 地心空间大地直角坐标 系又可分为地心空间大地平面直角坐标系和空 间大地舜时直角坐标系。 间大地舜时直角坐标系。 1)建立地心坐标系的意义: 建立地心坐标系的意义: 2)建立地心坐标系的最理想方法是采用空 间大地测量的方法。 间大地测量的方法。 3)地心坐标系的表述形式
天球赤道: 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, 球赤道面,天 球赤道面与天 球相交的大圆 就称为天球赤 道。
的平面 与天球相交 的大圆称为 时圈。显然, 时圈。显然, 时圈也是一 个子午圈。 个子午圈。 黄道: 黄道:地球绕 黄赤交角: 黄赤交角: 太阳公转的轨 天球赤道面 道平面称为黄 与黄道面的 道面, 交角ε 道面,它与天 交角ε约为 23. 球相交的大圆 23.5°, 称为黄道。 称为黄道。它 称为黄赤交 就是当地球绕 角。 太阳公转时, 太阳公转时, 观测者所看到 的太阳在天球 上运动的轨迹。 上运动的轨迹。
一、不同空间直角坐标系的转换
七参数:原点要实施三个平移参数, 七参数:原点要实施三个平移参数,三个坐标 轴旋转参数,一个尺度变换参数,共七个参数。 轴旋转参数,一个尺度变换参数,共七个参数。 布尔沙(Bursa) (一)布尔沙(Bursa)模型 前提条件: 前提条件: 设有两个空间直角坐标系, 设有两个空间直角坐标系,O1-x1y1z1和O2这两个坐标系的原点O 不重合, x2y2z2,这两个坐标系的原点 1和O2 不重合, 且坐标轴也互不平行,对应的坐标之间存在着3 且坐标轴也互不平行,对应的坐标之间存在着 个旋转角(欧拉角), ),两坐标系的尺度也不一 个旋转角(欧拉角),两坐标系的尺度也不一 的尺度为1, 致,设O1-x1y1z1的尺度为 ,
GPS坐标系统构成
参心坐标系 G P S 坐 标 系 地球坐标系 地心坐标系 天球空间直角坐标系 天球坐标系 天球球面坐标系
二、地球坐标系
1.参心坐标系
建立一个参心大地坐标系, 建立一个参心大地坐标系 , 必须解决以下问 确定椭球的形状和大小; 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; 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; 空间直角坐标系坐标轴的方向,简称定向;(4)确 定大地原点。 定大地原点。 我国几种常用参心坐标系: 我国几种常用参心坐标系: BJZ54、GDZ80 、
地心坐标系的表述形式
地心直角坐标系的定义:原点 与地球质心重合 与地球质心重合; 地心直角坐标系的定义:原点O与地球质心重合; Z轴指向国际协议原点 轴指向国际协议原点CIO,X轴指向 轴指向1968BIH定义 轴指向国际协议原点 , 轴指向 定义 的格林尼治平均天文台的起始子午线与CIO的赤道 的格林尼治平均天文台的起始子午线与 的赤道 交点E,Y轴垂直于 交点 , 轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系,点 平面构成右手坐标系, 轴垂直于 平面构成右手坐标系 的坐标分别用X 表示。 的坐标分别用 D、YD、ZD表示。 地心大地坐标系的定义:地球椭球的中心与地球质 地心大地坐标系的定义 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, 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 为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角, 为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角 地经度L为过地面点的椭球子午面与 为过地面点的椭球子午面与BIH定义的起始 地经度 为过地面点的椭球子午面与 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 大地子午面之间的夹角,大地高 为地面点沿椭球 面法线至椭球面的距离。 面法线至椭球面的距离。