天球坐标系和地球坐标系
地理坐标和天球坐标
图1-14 地平坐标系的圆圈系统： 地平圈上4个相距90°的点：东、 南、西、北点；得到子午圈（过 南、北点）和卯酉圈（过东、西 点）。
图1-15 天体的地平坐标： 高度和方位
2、第一赤道坐标系(也称时角坐标系) （1）用途：用于时间度量； （2）圆圈系统：天赤道，子午圈和六 时圈；
（3）基本要点：
第二节 天球坐标
天球 天球坐标
（一）定义
一、天球
天顶
人们所能直接看 天穹： 到的地平以上的 半个球形天空。 天球：以地心为球心， 以无穷大为半径 的假想球体。
地平圈
天底
（二）天球的特点
1、天球是假设的，实际上不存在，来源于视觉（天穹）
2、半径是任意长，观测者任何移动，球面形状不变。 3、球心可根据观测需要确定。地面天球/地心天球/日心天 球（除特殊说明，本课程所述天球为地心天球） 4、天球上天体位置不是真实位置，而是投影位置或视位置。 5、天球上天体只有角距离，而无线距离。
C · A · D · E B · ·
N
S C · B · A · · E D ·
三、经度和纬度
纬度（φ）
线面角 度量 方向
同一纬线上具有相同 的纬度
N
40º N 120ºE
A
•o
经度（λ）
两面角 度量 方向 同一经线上具有相同的经度
S
法线讨论
四、地理坐标
概念
用经度和纬度来表示 某地地理位置的方法。
图1-21（下） 天体的黄道坐 标系：黄纬和黄经
图1-20（上） 黄道坐标系的圆 圈系统。黄道上4个相距90°的 点：二分点和二至点；得到无 名圈和二至圈。
（四）天体坐标系比较
类别 基圈 两极 地平坐标系 地平圈 天顶、天底 第一赤道坐标系 天赤道 天北极、天南极 第二赤道坐标系 天赤道 天北极、天南极 黄道坐标系 黄道 黄北极、黄南极
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法一、天球坐标系与地理坐标系的概念大家好，今天我们来聊聊天球坐标系和地理坐标系这两个概念。
我们要明白什么是天球坐标系，什么是地理坐标系。
简单来说，天球坐标系就是以地球为一个巨大的球体，将整个宇宙划分成若干个区域，每个区域都有一个特定的名称。
而地理坐标系则是我们日常生活中常用的坐标系，它是一个二维的平面，用来表示地球上的位置。
二、天球坐标系的特点天球坐标系有很多特点，其中最显著的就是它的单位是角度。
在天球坐标系中，我们用经度、纬度和高度三个角度来表示一个点在宇宙中的位置。
这三个角度之间的关系是：经度和纬度共同构成一个平面，称为赤道面；高度则表示这个点离地球表面的距离。
三、地理坐标系的特点地理坐标系的特点主要是它的单位是距离。
在地理坐标系中，我们用经度、纬度和海拔高度三个参数来表示一个点在地球上的位置。
这三个参数之间的关系是：经度和纬度共同构成一个平面，称为子午线圈；海拔高度则表示这个点离海平面的距离。
四、天球坐标系与地理坐标系的关系虽然天球坐标系和地理坐标系有很大的不同，但它们之间还是有一定的联系的。
它们都是用来表示空间位置的；它们都有一定的数学基础，如三角函数、向量等；它们都可以用于导航、天文观测等领域。
五、天球坐标系与地理坐标系的应用现在我们来谈谈天球坐标系和地理坐标系在实际应用中的一些例子。
比如说，在导航系统中，我们需要将地球上的位置转换成天球坐标系或地理坐标系的形式，以便更准确地定位目标地点；又比如说，在天文观测中，我们需要将天球上的星体映射到地理坐标系上，以便更好地研究它们的运动轨迹。
六、总结天球坐标系和地理坐标系虽然有很大的不同，但它们都是用来表示空间位置的重要工具。
通过学习它们的特点和应用，我们可以更好地理解宇宙的本质和地球的结构。
希望大家能够喜欢今天的分享，谢谢大家！。
天球坐标系与地球坐标系
地球坐标是把地球视为理想球体，以其旋转轴两极的最短球面连线为经线，垂直于经线的是纬线形成的角度坐标系。
而宇宙中的星体位置远近不一，所以以地球为球心，将星体沿球径投影到某个假想球面上，来表示星体的角位置。
区别：天球坐标是天文用的，地球坐标是地理用的；天球坐标能描述星体相对于地球的角度位置，地球坐标只描述物体在地球表面的位置。
它们都是角坐标系，但是地球坐标是以地球表面为球面的，是有半径的；而天球坐标与半径无关，只要是某一球面即可。
天球坐标系
celestial coordinate system
为确定天球上某一点的位置，在天球上建立的球面坐标系。
有两个基本要素：①基本平面。
由天球上某一选定的大圆所确定。
大圆称为基圈，基圈的两个几何极之一作为球面坐标系的极。
②主点，又称原点。
由天球上某一选定的过坐标系极点的大圆与基圈的交点所确定。
天球上一点在此天球坐标系中的位置由两个球面坐标标定：①第一坐标或称经向坐标。
作过该点和坐标系极点的大圆，称副圈，从主点到副圈与基圈交点的弧长为经向坐标。
②第二坐标或称纬向坐标。
从基圈上起沿副圈到该点的大圆弧长为纬向坐标。
天球上任何一点的位置都可以由这两个坐标唯一地确定。
这样的球面坐标系是正交坐标系。
对于不同的基圈和主点，以及经向坐标所采用的不同量度方式，可以引出不同的天球坐标系，常用的有地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系和银道坐标系等。
地球坐标系：固定在地球上与地球一起自转和公转的
坐标系
地球坐标系分类：参心坐标系、地心坐标系。
坐标系统
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。
的交点
天球概念
天球空间直角坐标系 s(x, y, z)
• 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 s(,,r)
• 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
• 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。
• 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。
• 岁差现象不但使北极星(二)
参考点？
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。
gps名词解释
名词解释：1.天球坐标系：天球坐标系的坐标原点为地心O,X轴指向春分点，Z轴指向北天极，Y轴垂直于XOZ平面，并构成右手坐标系。
2.地球坐标系：地球坐标系的坐标原点为地心O,X轴指向地球赤道面与格林威治子午面交线的方向，Z轴为地球自转轴，Y轴垂直XOZ轴,并构成右手坐标系。
3.瞬时天球坐标系：原点位于地球质心，z轴指向瞬时地球自转方向（真天极），x轴指向瞬时春分点（真春分点），y轴按构成右手坐标系取向。
4. 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。
5.章动：在日月引力等因素的影响下，月球绕地球的运动轨道以及月球与地球之间的距离都在不断变化，将这时的北天极称为瞬时北天极。
瞬时北天极绕平北天极沿椭圆轨迹进行旋转，这种现象称为章动。
6.岁差：地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢地移动，春分点在黄道上随之缓慢移动的现象。
7.地极移动（极移）:地球瞬时自转轴在地球上随时间变化而改变。
8.WGS84坐标系：原点位于地球质心，Z轴：指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴：指向BIH1984.0的零子午面和CTP 赤道的交点；Y轴：与Z，X轴构成右手坐标系；9.历元：各种天球坐标系和地球坐标系无不归属于某一确定的时刻（瞬间），天文学中常称历元。
10.恒星时系统: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。
11.平太阳时系统: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。
12.世界时UT：以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时。
与平太阳时的尺度相同，但起算点不同。
13.原子时系统：秒长即铯原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射振荡9192631170周所持续的时间。
14协调世界时：采用原子时秒长，用跳秒（闰秒）的方法使协调时与世界时的时刻相接近，其差不超过1秒。
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法天球坐标系与地坏上的地理坐标系，这是一个让人头疼的概念。
不过别担心，我来给你讲讲，绝对让你轻松理解！我们来说说天球坐标系。
天球坐标系是一个假想的圆球体，它的表面上有无数个点，这些点的坐标就是天球坐标。
天球坐标系里的点是按照赤道、春分点、秋分点等特殊位置划分的。
这个坐标系有点像我们的地球，只不过它是一个虚拟的球体，而不是一个真实的球体。
现在我们再来看看地理坐标系。
地理坐标系就是一个我们现实生活中的坐标系，它是由经度、纬度和海拔高度组成的。
经度是从东到西的一条线，纬度是从南到北的一条线，海拔高度则是从地球表面到海平面的高度差。
这个坐标系是我们用来描述地球表面位置的一个标准体系。
天球坐标系和地理坐标系之间的关系就像是我们小时候玩的“东南西北”游戏。
在这个游戏中，我们需要根据一个点的位置来判断它是在哪个方向上。
比如说，如果我们知道一个点的经度和纬度，那么我们就可以判断出它是在东边还是西边，是北边还是南边。
而如果我们知道一个点的海拔高度，那么我们就可以判断出它是在地面上还是在空中。
虽然天球坐标系和地理坐标系看起来很不一样，但是它们之间其实有很多相似之处。
比如说，它们都是用来描述空间位置的；它们都有自己的标准体系；它们都可以用来进行导航和定位等等。
所以说，虽然它们的形式不同，但是它们的功能是一样的。
当然了，天球坐标系和地理坐标系之间也存在一些差异。
比如说，天球坐标系中的点是没有海拔高度的，而地理坐标系中的点是有海拔高度的；天球坐标系中的点是按照赤道、春分点、秋分点等特殊位置划分的，而地理坐标系中的点则是按照经度、纬度划分的等等。
这些差异可能会让初学者感到有些困惑，但是只要你多花点时间去理解它们之间的联系和区别，就一定能够掌握它们。
天球坐标系和地理坐标系是我们研究空间位置时必须要用到的概念。
虽然它们看起来很复杂，但是只要你用心去学，就一定能够掌握它们。
就像我们小时候玩的“东南西北”游戏一样，只要你知道了规则和方法，就能够轻松地找到正确的答案。
天球坐标系和地球坐标系
天球坐标系天球坐标系是利用基本星历表的数据把基本坐标系固定在天球上，星历表中列出一定数量的恒星在某历元的天体赤道坐标值，以及由于岁差和自转共同影响而产生的坐标变化。
常用的天球坐标系：天球赤道坐标系、天球地平坐标系和天文坐标系。
在天球坐标系中，天体的空间位置可用天球空间直角坐标系或天球球面坐标系两种方式来描述。
1. 天球空间直角坐标系的定义地球质心O为坐标原点，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轴和Z轴构成右手坐标系。
则在此坐标系下，空间点的位置由坐标（X，Y，Z）来描述。
2．天球球面坐标系的定义地球质心O为坐标原点，春分点轴与天轴所在平面为天球经度（赤经）测量基准——基准子午面，赤道为天球纬度测量基准而建立球面坐标。
空间点的位置在天球坐标系下的表述为（r，α，δ）。
天球空间直角坐标系与天球球面坐标系的关系可用图2-1表示：图2-1 天球直角坐标系与球面坐标系对同一空间点，天球空间直角坐标系与其等效的天球球面坐标系参数间有如下转换关系：2.1.2地球坐标系地球坐标系有两种几何表达方式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。
1．地球直角坐标系的定义地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。
2.地球大地坐标系的定义地球大地坐标系的定义是：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。
空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）。
地球直角坐标系和地球大地坐标系可用图2-2表示：图2-2 地球直角坐标系和大地坐标系对同一空间点，直角坐标系与大地坐标系参数间有如下转换关系：2.1.3站心赤道直角坐标系与站心地平直角坐标系1．站心赤道直角坐标系2．站心地平直角坐标系以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。
天球坐标系和地球坐标系
天球坐标系天球坐标系是利用基本星历表的数据把基本坐标系固定在天球上，星历表中列出一定数量的恒星在某历元的天体赤道坐标值，以及由于岁差和自转共同影响而产生的坐标变化。
常用的天球坐标系：天球赤道坐标系、天球地平坐标系和天文坐标系。
在天球坐标系中，天体的空间位置可用天球空间直角坐标系或天球球面坐标系两种方式来描述。
1. 天球空间直角坐标系的定义地球质心O为坐标原点，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轴和Z轴构成右手坐标系。
则在此坐标系下，空间点的位置由坐标（X，Y，Z）来描述。
2．天球球面坐标系的定义地球质心O为坐标原点，春分点轴与天轴所在平面为天球经度（赤经）测量基准——基准子午面，赤道为天球纬度测量基准而建立球面坐标。
空间点的位置在天球坐标系下的表述为（r，α，δ）。
天球空间直角坐标系与天球球面坐标系的关系可用图2-1表示：图2-1 天球直角坐标系与球面坐标系对同一空间点，天球空间直角坐标系与其等效的天球球面坐标系参数间有如下转换关系：2.1.2地球坐标系地球坐标系有两种几何表达方式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。
1．地球直角坐标系的定义地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。
2.地球大地坐标系的定义地球大地坐标系的定义是：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。
空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）。
地球直角坐标系和地球大地坐标系可用图2-2表示：图2-2 地球直角坐标系和大地坐标系对同一空间点，直角坐标系与大地坐标系参数间有如下转换关系：2.1.3站心赤道直角坐标系与站心地平直角坐标系1．站心赤道直角坐标系2．站心地平直角坐标系以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。
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法天球坐标系与地球上的地理坐标系，这是一个让咱们这些凡人头疼的问题。
今天，咱就来聊聊这个话题，看看这两者之间到底有什么区别，又有什么联系。
咱们来看看天球坐标系。
天球坐标系，顾名思义，就是用来描述天体在天空中位置的坐标系统。
它是一个以地球为中心的虚拟圆球，半径约为6371千米。
在这个坐标系里，咱们可以把太阳、月亮、星星等天体的位置都标出来。
这个坐标系的好处是，只要知道一个天体在天球坐标系中的位置，就能轻松地找到它在地球上的真实位置。
但是，这个坐标系有个大问题，那就是它只能用来描述天体在天空中的位置，而不能用来描述地球上的物体。
接下来，咱们再来看看地球上的地理坐标系。
地理坐标系，顾名思义，就是用来描述地球上物体位置的坐标系统。
它是一个以地球中心为原点，以赤道为基准线，以本初子午线为基准线的平面坐标系。
在这个坐标系里，咱们可以方便地描述地球上的山脉、河流、城市等物体的位置。
这个坐标系的好处是，只要知道一个物体在地理坐标系中的位置，就能轻松地找到它在天球坐标系中的位置。
但是，这个坐标系有个大问题，那就是它只能用来描述地球上的物体，而不能用来描述天体在天空中的位置。
那么，天球坐标系和地理坐标系之间有什么联系呢？其实，它们之间的关系就像是一对亲兄弟一样。
天球坐标系是地理坐标系的一个扩展，它包含了地理坐标系的所有信息，同时还增加了天体在天空中的位置信息。
换句话说，只要知道了一个物体在天球坐标系中的位置，就等于知道了它在地理坐标系中的位置；反之亦然。
这样一来，咱们就可以用一个统一的坐标系统来描述地球上的物体和天空中的天体了。
天球坐标系和地理坐标系之间也有一定的区别。
最明显的区别就是它们的基准线不同。
天球坐标系是以地球为中心的虚拟圆球，它的基准线是地球的轴；而地理坐标系是以地球中心为原点，以赤道为基准线的平面坐标系，它的基准线是地球的大圆。
天球坐标系只包含天体在天空中的位置信息，而地理坐标系既包含天体在天空中的位置信息，还包含地球上物体的位置信息。
第一章 地理坐标与天球坐标
A
B
D
地球概论
第一章 地理坐标与天球坐标
6．地球上的距离
⑴地球上两点间的最短距离是通过它们的大圆弧线。 ⑵海里和千米 ①海里是经线1分的弧长 经线长度：1×60×180=10800海里 ②千米：把地球全周分成400°，每度再分成100′，每 分的弧长即是1Km 经线长度：1×100×200=20000Km
地球概论
第一章 地理坐标与天球坐标
（3）天体的时角坐标
①第一赤道坐标系的纬度—赤纬（δ）
天体相对于天赤道的方向和角距 离，沿天体所在的赤经圈向南北 两个方向度量,自0°至±90°,天 赤道以北为正，以南为负；赤纬 的余角称极距（p）。
地球概论
第一章 地理坐标与天球坐标
②第一赤道坐标系的经度—时角（t）
P′
Q′
Z′
地球概论
第一章 地理坐标与天球坐标 练 习
2、当天顶的赤纬和赤经分别是+25°和3h时，南点 的赤纬、赤经是多少？东点的赤经和时角是多 少？ Z Q P N W E S
P′
Q′
Z′
地球概论
第一章 地理坐标与天球坐标 作 业
1、画出地平坐标和时角坐标系及其圆圈系统。 2、画出45°S一观测者的地平坐标圆圈系统。
用于时间度量
地球概论
第一章 地理坐标与天球坐标 练 习
1、太阳中天时的时角是多少？ 2、在何地（指纬度）观测，天体的赤纬与高度 相等，时角与方位相等？ 3、南点和北点的时角是多少？上点与下点的方 位是多少？
地球概论
第一章 地理坐标与天球坐标
4. 第二赤道坐标系
（1）第二赤道坐标系的圆圈系统 ①天赤道
地球概论
第一章 地理坐标与天球坐标
3大常用坐标系
3大常用坐标系
常用的坐标系有以下三种：
1. 赤道坐标系（Equatorial Coordinate System）：赤道坐标系是以地球的赤道面作为坐标平面，以地球的质心作为坐标原点。
在这个坐标系中，有两个坐标轴：经度（或称天球经度，以0°到180°为范围）和纬度（或称天球纬度，以0°到90°为范围）。
赤道坐标系被广泛应用于天文观测和卫星导航等领域。
2. 黄道坐标系（Ecliptic Coordinate System）：黄道坐标系是以地球绕太阳公转的黄道面作为坐标平面，以太阳为中心作为坐标原点。
在这个坐标系中，有两个坐标轴：黄经（以0°到360°为范围）和黄纬（以-90°到+90°为范围）。
黄道坐标系在天文学中具有重要意义，用于研究太阳系内各天体的运动规律。
3. 地平坐标系（Horizontal Coordinate System）：地平坐标系是以观察者所在的地球表面为坐标平面，以观察者的视线方向作为坐标轴。
在这个坐标系中，有两个坐标轴：方位角（以0°到360°为范围）和高度角（以0°到90°为范围）。
地平坐标系在天文观测、导航和气象等领域有广泛应用。
以上三种坐标系在天文学、地理学和航天领域等有着广泛的应用，并在不同领域发挥着重要作用。
坐标系的转换知识详述
坐标系的转换知识详述2021-08-15 10:31·铁柱迈克尔坐标系简介坐标参考系统分为天球坐标系和地球坐标系。
GPS、北斗等卫星运转是在天球坐标系中表示的，而定位接收机的定位是在地球坐标系中表示的。
地球坐标系是随地球自转而运动的，用来表示地面物体的位置是比较方便的。
本文的坐标转换讲的是地球坐标系之间的转换。
地球坐标系包括地心坐标系和参心坐标系，坐标形式包括大地坐标、空间直角坐标、投影坐标，不同的地球坐标系之间的转换包括椭球转换和平面转换。
WGS-84坐标系WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。
WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-84（世界大地坐标系-84），它是一个地心地固坐标系统。
WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立，于1987年取代了当时GPS所采用的坐标系统―WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。
WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的启始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。
采用椭球参数为： a = 6378137m f = 1/298.257223563。
1954年北京坐标系1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系，是一种参心坐标系统。
该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。
该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为：a = 6378245m f = 1/298.3。
我国地形图上的平面坐标位置都是以这个数据为基准推算的。
1980年西安坐标系1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。
为此有了1980国家大地坐标系，也是一种参心坐标系。
1980国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。
空间大地测量(三)-天球坐标系,地球坐标系
the Gaia spacecraft, on orbit
站心天球坐标系
• 原点：标石中心或仪器中心 • 测站天球坐标 • 天文测量中，将地面观测结果归算为地心或日 心观测结果，需进行归心改正 • 1）周日视差改正 • 2）周年视差改正
站心天球赤道坐标→地心天球赤道坐标
• （α′，β′）→ （α，β）
天球参考系和参考框架（2）
• IERS(International Earth Rotation Service) 每年对天球参考系CRS 进行观测计算，计算采用 相同的IERS河外星系天球参考系 。 • IAU推荐的CRS原点在太阳系的质心，轴的方向应 该与河外射电源的方向保持一致，并约定天球参 考系的主要平面应尽可能地接近J2000.0平赤道， 主要平面的原点应尽可能地接近J2000.0动力学春 分点，国际地球自转服务IERS的天球系的X轴被隐 含定义在一组星表的23个射电源的平赤经中。
ICRF的实现
• 第一个ICRF的实现 (Ma et al., 1997, 1998)包含 608个河外射电源的赤道坐标。 • 这些源相互之间的相对位置没有显著的时变 性，这是框架无旋的一个必要条件。 • 计算用到的定义观测源的数目从1988年的23个 到1995年的212个，比较这些连续的参考系实 现表明CRS每年的漂移是非常小的。
天球赤道坐标系
• 瞬时天球平赤道坐标系：以瞬时天球平赤道为基 圈，以过瞬时平春分点和瞬时平天北极的时圈为 主圈，以瞬时平春分点为主点建立的天球坐标 系。仅考虑岁差运动。 • 天体方向与赤道面之间的夹角为赤纬δ，天体方 向与赤道面投影点与春分点之间的夹角为赤经α • 瞬时天球真赤道坐标系：以瞬时天球真赤道为基 圈，以过瞬时真春分点和瞬时真天北极的时圈为 主圈，以瞬时真春分点为主点建立的天球坐标 系。考虑岁差、章动运动。
地理坐标与天球坐标
３)、基本要点：
基圈：天赤道
原点：上点（Q）；始圈：午圈
纬度：赤纬（δ）； 0º－±90º 天体极距（P）
经度：时角（t）； 0h－24h (与时俱增)
◆ 春分点的时角等于恒星时
◆ 赤道上四点的赤纬和时角（赤纬都为零，时角是：Q为 0h ； W 为6h ；
Q'为 12h ； E为18h ）
4、地球上的方向和距离
１)、地球上的方向——地平方向 经线——确定南北方向（有限方向）
纬线——确定东西方向（无限方向） • 理论上，亦东亦西，实际上是非东即西（两点之间的
方向，通过两点间的劣弧来确定）
• 在地面上向东是指地球的自转方向，是逆时针方向 （在北半球上空府视）。与此相反则为向西。
２)、地面上的距离
赤纬
赤经（向东 度量）
春分点
黄纬
黄经（向东 度量）
地理纬度
地理经度（向 东向西度量）
>>>>>>
练习题：
1 、下列各点，在天球周日运动中，赤经和赤纬保持不变的是： A、北点, B、东点, C 、春分点, D 、上点
２ 、下列各点，在天球周日运动中，时角和赤纬保持不变的是： A、北点, B、东点, C 、春分点, D 、上点,
仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度
（２）、第二赤道坐标系与黄道坐标系
相同点：
a、都是左旋坐标系
b、经度（赤经和黄经）都是向东度量
c、有共同的原点（春分点）
不同点：
a、第二赤道坐标系以天赤道为基圈，春分圈为始圈 b、黄道坐标系以黄道为基圈，无名圈为始圈
具体差异与黄赤交角有关
（３）、第一赤道坐标系与第二赤道坐标系 相同点： 基圈都是天赤道，因而纬度相同 不同点：
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法在我们的日常生活中，我们经常会听到天球坐标系和地理坐标系这两个概念。
它们都是用来描述地球表面位置的，但它们的定义和应用场景有很大的不同。
本文将从理论和实践的角度，详细探讨天球坐标系和地理坐标系的区别和联系。
我们来了解一下天球坐标系。
天球是一个假想的球体，它的表面上的所有点都与一个固定的点(地心)保持等距离。
这个固定的点被称为地心。
天球坐标系是一种以天球为基准的坐标系，它的基本单位是度数。
在天球坐标系中，我们可以用经度、纬度和高度三个方向来表示一个点的位置。
经度是指从正东方向到某点的水平距离，纬度是指从正北方向到某点的垂直距离，高度是指某点到地心的距离。
接下来，我们来了解一下地理坐标系。
地理坐标系是一种以地球表面为基础的坐标系，它的基本单位是米。
在地理坐标系中，我们可以用经度、纬度和高程三个方向来表示一个点的位置。
经度是指从正东方向到某点的水平距离，纬度是指从正北方向到某点的垂直距离，高程是指某点到平均海平面的距离。
虽然天球坐标系和地理坐标系都包含经度、纬度和高度三个方向，但它们的定义和应用场景有很大的不同。
天球坐标系是以天球为基准的坐标系，而地理坐标系是以地球表面为基础的坐标系。
这意味着在天球坐标系中，经度、纬度和高度都是相对于地心的，而在地理坐标系中，经度、纬度和高程都是相对于平均海平面的。
天球坐标系主要用于天文观测和研究，例如确定恒星、行星和其他天体的位置。
而地理坐标系则广泛应用于地图制作、导航、建筑测量等领域。
例如，在地图制作中，我们需要将地球表面划分为许多小块，并为每个小块分配一个唯一的地理坐标。
这样，我们就可以用这些地理坐标来表示地球上的各种地理位置信息。
天球坐标系和地理坐标系之间还存在一定的转换关系。
虽然它们的定义和应用场景有很大的不同，但在某些情况下，我们可以将一个点从天球坐标系转换为地理坐标系，或将一个点从地理坐标系转换为天球坐标系。
这种转换关系通常需要考虑地球的形状、重力场分布等因素。
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法嘿，伙计们！今天我们要聊聊一个非常有趣的话题——天球坐标系与地球上的地理坐标系。
你们知道吗，这两个坐标系就像是一对双胞胎，虽然长得有点不一样，但它们之间的关系可是相当密切的哦！让我们来了解一下天球坐标系。
天球坐标系是一个假想的圆球体，它的表面上的所有点都与地球的某一点相对应。
这个假想的圆球体被称为“天球”，而地球则被看作是天球上的一个小圆盘。
在天球坐标系中，我们用经度和纬度来表示一个点的位置。
经度是指从东向西穿过天球的距离，而纬度则是指从南向北穿过天球的距离。
这样一来，我们就可以用经纬度来精确地描述一个点在天球上的位置了。
那么，地球上的地理坐标系又是什么呢？地球的地理坐标系就是一个我们大家都熟悉的平面坐标系，它有三个轴：赤道、北极和南极。
在地球的这个坐标系中，我们用经度、纬度和高度来表示一个点的位置。
经度和纬度分别表示点在东西南北方向上的位置，而高度则表示点离地面的高度。
这样一来，我们就可以用这三个参数来描述一个点在地球上的位置了。
现在我们知道了天球坐标系和地球上的地理坐标系的基本概念，接下来我们就要探讨它们之间的关系了。
其实，这两个坐标系之间的关系就像是一对恩爱的夫妻一样。
天球坐标系中的经度和纬度分别对应地球上地理坐标系中的经度和纬度，它们之间的关系就是一一对应的。
这就好比一个人的名字和他的身份证号码一样，虽然名字可以有很多种写法，但是身份证号码却是独一无二的。
除了一对一的关系之外，天球坐标系和地球上的地理坐标系之间还有一个非常重要的关系，那就是它们之间的旋转关系。
你们知道吗，地球是绕着一个固定的轴旋转的，这个轴被称为地轴。
而天球坐标系则是沿着一个垂直于地轴的方向旋转的。
这就是为什么我们在观察星空时，看到的星星总是在不停地闪烁的原因。
因为它们实际上是在随着天球坐标系的旋转而移动的。
天球坐标系和地球上的地理坐标系就像是一对形影不离的好朋友，它们之间的关系既紧密又微妙。
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法
天球坐标系与地坏上的地理坐标系的说法天球坐标系与地理坐标系的趣谈哎呀，说起咱们地球这大个儿，真是让人又爱又恨。
它就像是一个神奇的大舞台，上面上演着一出出精彩绝伦的戏码。
而在这舞台上，有那么两个坐标系，它们就像是两个好朋友，天天在一起聊天、玩耍，可你知道它们是谁吗？没错，就是天球坐标系和地理坐标系啦！先来聊聊那个天球坐标系吧。
这个家伙啊，长得有点像个圆滚滚的小胖子，他的脑袋上戴着一顶金边帽子，眼睛闪闪发光，好像在告诉我们：“嘿，我可是个超级明星哦！”他的身子是在一个叫做“天球”的大圈里转来转去，这个“天球”其实就是咱们头顶上的星空啦。
而他的“脚”呢，则是我们地球上的各个地方。
想象一下，当你站在一个陌生的城市街头，抬头仰望星空，突然看到一颗星星特别亮，那就是天球坐标系在向你招手呢！再来说说地理坐标系。
这个小家伙长得有点瘦弱，但他可是个聪明伶俐的家伙。
他的身子是由经纬度构成的，就像咱们人的身高体重一样，有高有矮，有胖有瘦。
而他的“脑袋”则是用赤道和本初子午线画出来的圆圈，这两个圆圈就像是他的两个耳朵，让他能够更好地倾听大地的声音。
这两个坐标系虽然长得不一样，但他们之间的关系就像是一对形影不离的好伙伴。
你如果想知道某个地方在哪里，只需要找到它的经纬度就可以了。
比如说，你想知道你家的地址在哪个经纬度上吗？那就打开手机，输入“经度-纬度”，马上就能告诉你答案啦！不过，有时候我们也会犯糊涂。
就像有一次，小明在地图上找了半天，终于找到了自己家的位置，但当他问妈妈怎么走时，妈妈却说：“我不知道你家在哪个经纬度上。
”小明一听急了，差点就要跳起来了。
还好，后来妈妈耐心地给他解释了一番，小明才恍然大悟。
所以啊，我们在使用这两个坐标系的时候，可得要细心一些，不要让自己陷入困境哦。
就像我们在生活中，有时候会遇到一些困难和麻烦，但我们只要用心去解决，就一定能够克服困难，走向成功。
好了，关于天球坐标系和地理坐标系的故事就讲到这里啦。
天球和地球坐标系的区别
天球和地球坐标系的区别
天球和地球坐标系的区别：⽂献说天球⽤于描述卫星运动、地球⽤于描述地球上物体的位置，两个坐标系的区别在于坐标轴的定义不同。
以协议惯性坐标系(CIS)(即下⾯说的天球坐标系)和协议地球坐标系(CTS)为例。
协议惯性坐标系(CIS)：原点：地球质⼼；⼀般采⽤J2000协议惯性坐标系。
选⽤2000年1⽉1⽇质⼼⼒学时(TDB)为标准历元，并经过该瞬时的岁差和章动改正后的北天极、春分点确定Z轴和X轴。
协议地球坐标系(CTS)：原点：地球质⼼；Z轴指向地球平级(协议地极)；X轴指向平均格林尼治⼦午线。
我困惑的地⽅在于：认为惯性坐标系在跟着地球⼀起转动，对X轴定向不理解。
对于两个坐标系的X轴定向：重点在于春分点上，天球选定春分点，应该理解为天球上的春分点，⽽不是地球上的，天球是⽆限⼤的，那么春分点的位置就应该是地球上春分点⽆线延伸投影在天球上的点。
那么天球坐标系的X轴以地球质⼼为原点指向⼀个固定的⽆限远的地⽅，应该是不动的(这⾥的不动也是相对的，就算是相对太阳系吧)。
以此建⽴的坐标系才能正确描述卫星的运动，如果将春分点理解在地球上，那么天球坐标系就跟随地球⼀起转动了，与地球坐标系并⽆实质差异。
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.elecfans./book/book.php?bid=11第1节天球坐标系和地球坐标系2.1.1天球坐标系天球坐标系是利用基本星历表的数据把基本坐标系固定在天球上，星历表中列出一定数量的恒星在某历元的天体赤道坐标值，以及由于岁差和自转共同影响而产生的坐标变化。
常用的天球坐标系：天球赤道坐标系、天球地平坐标系和天文坐标系。
在天球坐标系中，天体的空间位置可用天球空间直角坐标系或天球球面坐标系两种方式来描述。
1. 天球空间直角坐标系的定义地球质心O为坐标原点，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轴和Z轴构成右手坐标系。
则在此坐标系下，空间点的位置由坐标（X，Y，Z）来描述。
2．天球球面坐标系的定义地球质心O为坐标原点，春分点轴与天轴所在平面为天球经度（赤经）测量基准——基准子午面，赤道为天球纬度测量基准而建立球面坐标。
空间点的位置在天球坐标系下的表述为（r，α，δ）。
天球空间直角坐标系与天球球面坐标系的关系可用图2-1表示：图2-1 天球直角坐标系与球面坐标系对同一空间点，天球空间直角坐标系与其等效的天球球面坐标系参数间有如下转换关系：2.1.2地球坐标系地球坐标系有两种几何表达方式，即地球直角坐标系和地球坐标系。
1．地球直角坐标系的定义地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。
2.地球坐标系的定义地球坐标系的定义是：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。
空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）。
地球直角坐标系和地球坐标系可用图2-2表示：图2-2 地球直角坐标系和坐标系对同一空间点，直角坐标系与坐标系参数间有如下转换关系：2.1.3站心赤道直角坐标系与站心地平直角坐标系1．站心赤道直角坐标系2．站心地平直角坐标系以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。
站心地平直角坐标系与站心赤道直角坐标系的转换关系如下：3．站心地平极坐标系以测站P1为原点，用测站P1至卫星s的距离r、卫星的方位角A、卫星的高度角h为参数建立的与站心地平直角坐标系P1－xyz相等价的坐标系称为站心地平极坐标系P1－rAh。
站心地平极坐标系与站心地平直角坐标系的关系为：2.1.4卫星测量中常用坐标系1．瞬时极天球坐标系与地球坐标系瞬时极天球坐标系：原点位于地球质心，z轴指向瞬时地球自转方向（真天极），x轴指向瞬时春分点（真春分点），y轴按构成右手坐标系取向。
瞬时极地球坐标系：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。
瞬时极天球坐标系与瞬时极地球坐标系的关系如图2-4所示。
2.固定极天球坐标系——平天球坐标系由于瞬时极天球坐标系的坐标轴指向不断变化，对研究卫星的运动很不方便，需要建立一个三轴指向不变的天球坐标系——平天球坐标系。
即选择某一历元时刻，以此瞬间的地球自转轴和春分点方向分别扣除此瞬间的章动值作为z轴和x 轴指向，y轴按构成右手坐标系取向，坐标系原点与真天球坐标系相同。
瞬时极天球坐标系与历元平天球坐标系之间的坐标变换通过下面两次变换来实现。
（1）岁差旋转变换ZM（t0)表示历元J2000.0年平天球坐标系z轴指向，ZM（t）表示所论历元时刻t真天球坐标系z轴指向。
由于岁差导致地球自转轴的运动使二坐标系z轴产生夹角θA；同理，因岁差导致春分点的运动使二坐标系的x轴XM(t0)与XM(t)产生夹角ζA，Z A。
通过旋转变换得到这样两个坐标系间的变换式为：式中：ε为所论历元的平黄赤交角，⊿ψ，⊿ε分别为黄经章动和交角章动参数。
3. 固定极地球坐标系——平地球坐标系（1）极移：地球瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为地极移动，简称极移。
（2）瞬时极：与观测瞬间相对应的自转轴所处的位置，称为该瞬时的地球极轴，相应的极点称为瞬时极。
依瞬时地球自转轴定向的坐标系称为瞬时极地球坐标系。
（3）国际协定原点CIO：采用国际上5个纬度服务站的资料，以1900.00至1905.05年地球自转轴瞬时位置的平均位置作为地球的固定极称为国际协定原点CIO。
平地球坐标系的z轴指向CIO。
图2-5为瞬时极与平极关系（4）平地球坐标系：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。
平地球坐标系与瞬时地球坐标系的转换公式：下标em表示平地球坐标系，et表示t 时的瞬时地球坐标系，为t时刻以角度表示的极移值。
4、坐标系的两种定义方式与协议坐标系通常，理论上坐标系的定义过程是先选定一个尺度单位，然后定义坐标原点的位置和坐标轴的指向。
实际应用中，在已知若干测站点的坐标值后，通过观测又可反过来定义该坐标系。
前一种方式称为坐标系的理论定义。
而由一系列已知测站点所定义的坐标系称为协定坐标系。
第2节 WGS-84坐标系和我国坐标系2.2.1WGS-84坐标系WGS-84的定义：WGS-84是修正NSWC9Z-2参考系的原点和尺度变化，并旋转其参考子午面与BIH定义的零度子午面一致而得到的一个新参考系，WGS-84坐标系的原点在地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极（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。
它是一个地固坐标系。
WGS-84椭球及其有关常数：WGS-84采用的椭球是国际测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值，其四个基本参数长半径：a=6378137±2（m）；地球引力常数：GM=3986005×108m3s-2±0.6×108m3s-2；正常化二阶带谐系数：C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9；J2=108263×10-8地球自转角速度：ω=7292115×10-11rads-1±0.150×10-11rads-1建立WGS-84世界坐标系的一个重要目的，是在世界上建立一个统一的地心坐标系。
2.2.2 国家坐标系1.1954年坐标系（BJ54旧）坐标原点：前联的普尔科沃。
参考椭球：克拉索夫斯基椭球。
平差方法：分区分期局部平差。
存在问题：（1）椭球参数有较大误差。
（2）参考椭球面与我国水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜。
（3）几何测量和物理测量应用的参考面不统一。
（4）定向不明确。
2.1980年国家坐标系（GDZ80）坐标原点：省泾阳县永乐镇。
参考椭球：1975年国际椭球。
平差方法：天文网整体平差。
特点：（1）采用1975年国际椭球。
（2）参心坐标系是在1954年坐标系基础上建立起来的。
（3）椭球面同似水准面在我国境最为密合，是多点定位。
（4）定向明确。
（5）原点地处我国中部。
（6）高程基准采用1956年黄海高程。
3.新1954年坐标系（BJ54新）新1954年坐标系（BJ54新）是由1980年国家坐标系（GDZ80）转换得来的。
坐标原点：省泾阳县永乐镇。
参考椭球：克拉索夫斯基椭球。
平差方法：天文网整体平差。
BJ54新的特点：（1）采用克拉索夫斯基椭球。
（2）是综合GDZ80和BJ54旧建立起来的参心坐标系。
（3）采用多点定位。
但椭球面与水准面在我国境不是最佳拟合。
（4）定向明确。
（5）原点与GDZ80相同，但起算数据不同。
（6）高程基准采用1956年黄海高程。
（7）与BJ54旧相比，所采用的椭球参数相同，其定位相近，但定向不同。
（8）BJ54旧与BJ54新无全国统一的转换参数，只能进行局部转换。
2.2.3地方独立坐标系在生产实际中，我们通常把控制网投影到当地平均海拔高程面上，并以当地子午线作为中央子午线进行高斯投影建立地方独立坐标系。
地方独立坐标系隐含一个与当地平均海拔高程对应的参考椭球——地方参考椭球。
地方参考椭球的中心、轴向和扁率与国家参考椭球相同，其长半径则有一改正量。
设地方独立坐标系位于海拔高程为h的曲面上，该地方的水准面差距为ζ，则该曲面离国家参考椭球的高度为：又由独立坐标系的定义知：于是，地方参考椭球和国家参考椭球的关系可以表述为：第3节坐标系统之间的转换2.3.1不同空间直角坐标系统之间的转换进行不同空间直角坐标系统之间的坐标转换，需要求出坐标系统之间的转换参数。
转换参数一般是利用冲核电的两套坐标值通过一定的数学模型进行计算。
当重合点数为三个以上时，可以采用布尔莎七参数法进行转换。
设X Di和X Gi分别为地面网点和GPS网点的参心和地心坐标向量。
由布尔莎模型可知：2.3.2不同坐标系的转换对于不同坐标系的换算，除包含三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度变化参数外，还包括两个地球椭球元素变化参数。
不同坐标系的换算公式为：上式通常称为广义坐标微分公式或广义变换椭球微分公式。
如略去旋转参数和尺度变化参数的影响，即简化为一般的坐标微分公式。
根据3个以上公共点的两套坐标值，可列出9个以上方程，可按最小二乘法求得8个转换参数。
2.3.3坐标系和空间直角坐标系的换算坐标系和空间直角坐标系的换算，是生产实践中经常遇到的问题，由L，B和H 解算X，Y，Z可由公式直接解算；由X，Y，Z解算第4节时间系统2.4.1恒星时ST定义：以春分点为参考点，由它的周日视运动所确定的时间称为恒星时。
计量时间单位：恒星日、恒星小时、恒星分、恒星秒；一个恒星日=24个恒星小时=1440个恒星分=86400个恒星秒分类：真恒星时和平恒星时。
2.4.2平太阳时MT定义：以平太阳作为参考点，由它的周日视运动所确定的时间称为平太阳时。
计量时间单位：平太阳日、平太阳小时、平太阳分、平太阳秒；一个平太阳日=24个平太阳小时=1440平太阳分=86400个平太阳秒平太阳时与日常生活中使用的时间系统是一致的，通常钟表所指示的时刻正是平太阳时。
2.4.3世界时UT定义：以平子午夜为零时起算的格林尼治平太阳时定义为世界时UT。
2.4.4原子时IAT原子时是以物质部原子运动的特征为基础建立的时间系统。
原子时的尺度标准：国际制秒（SI）。
原子时的原点由下式确定：AT=UT2-0.0039(s）2.4.5协调世界时UTC为了兼顾对世界时时刻和原子时秒长两者的需要建立了一种折衷的时间系统，称为协调世界时UTC。
根据国际规定，协调世界时UTC的秒长与原子时秒长一致，在时刻上则要求尽可量与世界时接近。