GPS原理与应用复习资料、课后思考题

1、坐标转换需要那几个参数？

七参数布尔莎模型：即X平移，Y平移，Z平移，X旋转（WX），Y旋转（WY），Z 旋转（WY），尺度变化（DM）。若得七参数就需要在一个地区提供3个以上的公共点坐标对（即北京54坐标下x、y、z和西安80坐标系下x、y、z），可以向地方测绘局获取。

2、子午面、黄道、天球赤道面、天轴、春分点、升交点、升交点赤径几大参数的含义？

天球：天文学等领域中，天球是一个想象的旋转的球体，理论上具有无限大的半径，与地球同心。天空中所有的物体都想象成是在天球上。与地球相对应，它有天赤道，天极。

子午面：与地球自转轴平行，或包含地球椭球体短轴的平面。是量度经度的起始面或终止面，通过物点和光轴的截面称为子午面。轴上物点有无数个子午面，而轴外物点只有一个子午面。与子午面垂直相交的面称为弧矢面。

黄道：地球绕太阳公转的轨道平面与天球相交的大圆。由于地球的公转运动受到其他行星和月球等天体的引力作用，黄道面在空间的位置产生不规则的连续变化。但在变化过程中，瞬时轨道平面总是通过太阳中心。这种变化可以用一种很缓慢的长期运动再迭加一些短周期变化来表示。

天球赤道面：天球赤道是把我们的天空想象成一个密闭的球,将我们地球的赤道投射到这个天球上.天赤道有无限的直径和周长.

天轴：将地轴无限延长，所得到的直线叫天轴，当然，天轴也是一根假想的轴。天轴与天球的交点就叫天极，和地球上北极所对应的那一点叫北天极，或天球北极；和地球上南极对应的那一点叫南天极,也称天球南极.

春分点：从地球上看，太阳沿黄道逆时针运动，黄道和赤道在天球上存在相距180°的两个交点，其中太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点，称为春分点，与春分点相隔180°的另一点，称为秋分点，冬至后，太阳从南向北移动，在春分那一天通过这一点。太阳分别在每年的春分（3月21日前后）和秋分（9月23日前后）通过春分点和秋分点。

升交点：卫星自南向北运动，卫星轨道上升段和赤道面的交点

升交点赤径：含地轴和春分点的子午面与含地轴和升交点的子午面之间的交角

3、岁差、章动的含义

岁差：地轴绕着一条通过地球中心而又垂直于黄道面的轴线的缓慢圆锥运动，周期为26000年，由太阳、月球和其他行星对地球赤道隆起物的吸引力所造成，结果是春分点逐渐向西移动。

章动：由于月球、太阳和各大行星与地球之间的相对位置存在周期性变化，因此作用在地球赤道隆起部分的力矩也在发生变化，地月系质心绕日公转的轨道面也存在周期性的摄动，因此，在岁差上的基础上还存在各种大小和周期各不相同的微小的周期性变化。

4、参心坐标系、地心坐标系的定义及差异

参心坐标系：是以参考椭球几何中心为原点的大地坐标系；通常分为：参心空间直角坐标系（以X,Y,Z为其坐标元素）和参心大地坐标系（以B,L,H为其坐标元素）参心坐标系是在参考椭球内建立的O-XYZ坐标系，原点O为参考椭球的几何中心，X轴与赤道面和首子午面的交线重合，向东为正。Z轴与旋转椭球的短轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。

地心坐标系：以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系，通常分为地心空间直角坐标系(以x，y，z为其坐标元素)和地心大地坐标系(以B，L，H为其坐标元素)。地心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ坐标系。原点O设在大地体的质量中心，用相互垂直的X，Y，Z三个轴来表示，X

轴与首子午面与赤道面的交线重合，向东为正。Z轴与地球旋转轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。

5、我国BJ54、西安80坐标系的定义及差异

北京54坐标系(BJZ54)：

北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。

西安80坐标系（XA80）：

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年国家大地坐标系。1980年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。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。

5、WGS坐标的具体意义

原点是地球的质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH（1984.0）定义的地极（CTP）方向，即国际协议原点CIO，它由IAU和IUGG共同推荐。X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z,X轴构成右手坐标系。其四个基本参数公式长半径：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世界大地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。

6、我国2000大地坐标系的具体定义

2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：

长半轴 a＝6378137m

扁率f＝1/298.257222101

地心引力常数GM＝3.986004418×1014m3s-2

自转角速度ω＝7.292l15×10-5rad s-1

7、世界时、原子时、协调世界时、GPS时的定义

世界时：世界时是基于地球自转的一种时间计量系统，反映了地球在空间的位置。

原子时：无知内部原子的跃迁，所辐射或吸收的电磁波频率，具有极强的稳定性和复现性，是基于原子物理技术的一种更加均匀的时间系统，对于测量时间间隔非常重要。

协调世界时：是一种折衷的时间尺度，它用原子时的速率，而在时刻上逼近世界时，所用方法就是“闰秒”，当协调世界时和世界时之差即将超过±0.9秒时，就对协调世界时作