01 绪论

天球的特性
相距有限距离的所有平行直线，向同一方 相距有限距离的所有平行直线， 向延长与天球交于一点。 向延长与天球交于一点。 相距有限距离的所有平行平面与天球交于 同一大圆。 同一大圆。
天球特点
天球坐标基本要素
球（面）坐标
基圈 次圈 原点 计量方向
用两个球面角表示天体的天球坐标
天球上的基本圈线点
教学内容
实用天文学
天文测量仪器结构及使用 天文测量的理论与方法 地面点天文成果影响因素
新型天文测量系统原理及 方法 讨论、实习、实验、 讨论、实习、实验、考核
球面天文学研究的主要内容： 球面天文学研究的主要内容 ： 在天球上建立一 些坐标系来确定天体在天球上的位置； 些坐标系来确定天体在天球上的位置 ； 几种时间计 量系统；研究影响天体位置发生变化的各种因素； 量系统 ； 研究影响天体位置发生变化的各种因素 ； 并讨论计算任一瞬间天体在天球上的位置的方法。 并讨论计算任一瞬间天体在天球上的位置的方法。 实用天文学研究的主要内容： 实用天文学研究的主要内容 ： 天文测量仪器的 结构和使用方法； 结构和使用方法 ； 测定地面点的经纬度和地面目标 方位角的理论、观测方法以及观测数据的处理； 方位角的理论 、 观测方法以及观测数据的处理 ； 对 观测结果的各项改正及天文成果的归算。 观测结果的各项改正及天文成果的归算。
原点、三轴指向和尺度单位。 原点、三轴指向和尺度单位。 坐标表示方法：三坐标值（ 坐标表示方法：三坐标值（X、Y、Z）。
球坐标系： 球坐标系：
单位球，基圈、次圈和原点。 单位球，基圈、次圈和原点。 坐标表示方法：经角和纬角（ 坐标表示方法：经角和纬角（U、V）。
直角坐标系
原点：O 三轴指向：X、Y、Z 尺度：单位尺度
z O Z A(x、y、z)
任意点A在此坐标系下的坐 标可表示为：A(x、y、z)
X
x y
Y
球面坐标系
基圈：基本圈（横坐标圈） 次圈：零经圈（纵坐标圈） 原点：零点
零 经 圈
第一极
σ
v u
o
任意点σ在此坐标系下的坐 标可表示为：σ(u、v)
第 极
球面坐标和直角坐标的转换关系
两坐标系的等价关系
x cos v cos u u = tan−1( y / x) y = cos vsin u ⇔ 0o ≤ u ≤ 360o， ≤ 90o v −1 2 2 −1 v = tan (z / x + y ) = sin z Z z sin v
为远程武器和航天器发射提供垂线偏差和天文 方位角。 方位角。
为陀螺提供高精度初始方位。 为陀螺提供高精度初始方位。
天文测量在部队实际应用
绪论的主要内容
大地天文学概况 主要内容及体系结构 坐标系的基本概念 天球的概念及其特性 认识星空
教学内容
绪论 天文基础知识 球面天文学
坐标系统及其相互关系 时间系统 影响天体位置的各种因素 天体位置计算方法
教学内容
天文经、 天文经、纬度与方位角测定方法 天文测量成果归算 新型天文测量系统的原理与方法 讨论、答疑、实习、 讨论、答疑、实习、实验 考核
绪论的主要内容
大地天文学概况 主要内容及体系结构 坐标系的基本概念 天球的概念及其特性 认识星空
坐标系的基本概念
坐标系的基本要求： 坐标系的基本要求： 点的位置和坐标之间具有唯 一的可逆关系。 一的可逆关系。 空间直角坐标系： 空间直角坐标系：
黄道和黄极、黄赤交角、二分（至）点、二分 （至）圈、时圈
Z 天顶
天轴和天极 天球赤道（ 天球赤道（面） 天顶和天底
北点 天球地平面（圈） 天球地平面（
北天极 P
卯 铅 酉 天 垂 轴 东点 线 圈 E
上点 Q
N 地
子午线 平 圈
ϕq´M源自赤 q 道南点 S
天球子午面（ 天球子午面（圈） 子午线和四方点 垂直圈和卯酉圈
基础要求
天文学基础知识 空间想象、 空间想象、思维能力 数学知识（ 高等数学 、 立体几何 、 数学知识 （ 高等数学、 立体几何、 线性代数） 线性代数） 球面三角基本知识 测量平差基础
教学方法
主讲、讨论、实验（ 主讲、讨论、实验（习）、辅导答疑 基本理论 + 课后作业 + 实践（领悟） 实践（领悟） 通过问题启发思考， 通过问题启发思考，通过作业巩固所学
实用天文学
绪论
王若璞 测绘学院测量与导航工程系
自我介绍 课程性质与地位 基础要求 教学方法 参考资料 考核要求
自我介绍
王若璞
测量与导航工程系空间测量技术教研室 35223（o） （ ）
Class (108人) 人
??? 课代表及人员名单
课程性质与地位
本课程是大地测量专业士官专科的一门专业必修 对学员了解 天文学、 了解天文学 课 ， 对学员 了解 天文学 、 建立空间思维及天文测量整 体概念， 了解天文学科的总貌， 掌握利用现代技术实 体概念 ， 了解天文学科的总貌 ， 掌握 利用现代技术实 现天文定位、 定向的基本理论、 技术、 过程与方法， 现天文定位 、 定向的基本理论 、 技术 、 过程与方法 ， 培养学员的实际动手能力 ， 培养 学员的实际动手能力， 养成良好的业务作风具有 学员的实际动手能力 不可替代的重要作用和意义。 不可替代的重要作用和意义。
大地天文学概念
大地天文学（ 天文测量学） 球面天文学和 大地天文学 （ 天文测量学 ） ： 将 球面天文学 和 实用天 文学的有关内容结合起来 ， 文学 的有关内容结合起来， 专门研究陆地上天文测量 的有关内容结合起来 的一门学科。 的一门学科。 天文学是最古老的自然科学学科之一。 天文学是最古老的自然科学学科之一 。 早期天文学的 内容就其本质来说就是天文测量学。 内容就其本质来说就是天文测量学。
S E
W N
Q’
天文单位(AU)：地球到太阳的平均距离（14960万公里） 光年：1光年=63239.79天文单位=9460700000000公里 秒差距：天体的周年视差为1秒，其距离即为1秒差距。 1秒差距=206265天文单位=3.2616光年
绪论的主要内容
大地天文学概况 主要内容及体系结构 坐标系的基本概念 天球的概念及其特性 认识星空
认识星空
四季星空
春季星空中， 春季星空中 ， 最引人注目的是高 悬于北方天空的北斗七星（ 悬于北方天空的北斗七星（即大熊星座 α、β、γ、δ、ε、ζ、η星）。 、 、 、 、 、 、 星 从北斗七星出发， 从北斗七星出发 ， 就能找到春季 的主要亮星：连接斗口的两颗星（ 和 的主要亮星 ： 连接斗口的两颗星 （ β和 α）， 并延长到这两颗星距离五倍远的 ） 地方，就会找到较为明亮的北极星（ 地方，就会找到较为明亮的北极星（小 熊座α星 沿斗口的另外两颗星δ和 熊座 星）；沿斗口的另外两颗星 和γ 的连线，向西南寻去， 的连线，向西南寻去，可找到很亮的轩 辕十四（狮子座α星 辕十四（狮子座 星）。
天球的基本概念
a B A C 地球 D c、d b
天球的特性
天球具有一般圆球的几何特性： 天球具有一般圆球的几何特性： 通过天球中心的平面与天球相割于一大圆， 通过天球中心的平面与天球相割于一大圆，并 分开球为两个相等的半球， 分开球为两个相等的半球，大圆的半径等于天 球的半径； 球的半径； 过天球球面任意不在一直径上的两点， 过天球球面任意不在一直径上的两点，只能做 一个大圆； 一个大圆； 两大圆相交于两点， 两大圆相交于两点，若这两圆的极在第三个大 圆上，则此二交点是第三大圆的极。 圆上，则此二交点是第三大圆的极。
大地天文学的主要任务
大地天文学是天文学的一个小分支， 大地天文学是天文学的一个小分支 ， 同时也是大地 测量的一个重要组成部分。 测量的一个重要组成部分。 大地天文学的主要任务： 大地天文学的主要任务 ： 用天文方法观测天体的位 置来确定地面点在地球上的位置（ 经度和纬度） 置来确定地面点在地球上的位置 （ 经度和纬度 ） 和 某一方向的方位角， 某一方向的方位角 ， 以供大地测量和其他有关的部 门使用。 门使用。
为全国大地控制网提供起始经纬度和方位角； 为全国大地控制网提供起始经纬度和方位角； 为精密导线和三角锁的起始点及锁段中间点提供 经纬度和方位角； 经纬度和方位角； 局域地形测量和工程测量控制网的定位定向； 局域地形测量和工程测量控制网的定位定向； 为远程武器和航天器发射提供垂线偏差和天文方 位角； 位角； 为陀螺提供高精度初始方位等。 为陀螺提供高精度初始方位等。
共包括三角点、 导 线 点 48433 个 ， 拉斯 拉 普 拉斯 点 458 个，长度起始 467条 边467条； 全国范围的参 考框架国家各 部门和全国各 行业进行测绘 工作的基础坐 标转换。 标转换。
全国天文网
为精密导线和三角锁的起始点及锁段中间点提供经纬 度和方位角。 度和方位角。 局域地形测量和工程测量控制网的定位定向。 局域地形测量和工程测量控制网的定位定向。
W 西点
Q´ 子 午 圈 Z´ 天底 P´ 南天极
ε
北黄极 π
P 北天极
二 分 圈
黄道和黄极 黄赤交角 二分（至）点 二分（ 二分（ 二分（至）圈 时圈
Q´ 二 至 圈 冬至点 秋分点
夏至点 黄 道
ε
Q
s Υ 春分点 道 赤
π´ 南黄极 P´ 南天极
天球基本圈线点
天顶 地平圈
Q
Z P
四方点 子午圈 卯酉圈 垂直圈 时 圈
本次课的重点与难点
重点： 重点：
坐标系的基本概念 天球的概念及其特性
难点： 难点：
天球的概念的建立 天球上圈、 天球上圈、线、点的理解与掌握
绪论的主要内容
大地天文学概况 主要内容及体系结构 坐标系的基本概念 天球的概念及其特性 认识星空