第2章 - 空间大地测量的时空框架解剖
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
AT=UT2－0.0039(s) 地球自转的不均性，原子时与世界时的误差逐年积累。
14
• 协调世界时(UTC)
❖ 原子时与地球自转没有直接联系，由于地球自转速度 长期变慢的趋势，原子时与世界时的差异将逐渐变大， 秒长不等，大约每年相差1秒，便于日常使用，协调 好两者的关系，建立以原子时秒长为计量单位、在时 刻上与平太阳时之差小于0.9秒的时间系统，称之为 世界协调时(UTC)。
大地测量系统
大地测量系统规定了大地测量的起算基准和尺度标准及其实现方式（ 包括理论、模型和方法）。
大地测量系统包括坐标系统、高程系统和重力参考系统。
大地测量参考框架
大地测量参考框架，就是按大地测量系统的规定的原则，采用大地测 量技术，在全球或局域范围内所测定的、固定在地面上的点所构成的大 地网（点）或其他实体（静止或运动的物体），是对大地测量系统的具 体实现。
❖ 假设以平太阳作为参考点，其速度等于真太阳周年 运动的平均速度。平太阳连续两次经过同一子午圈 的时间间隔，称为一个平太阳日
10
平太阳日是以平子夜的瞬时作为时间的起算零点，如 果LAMT 表示平太阳时角，则某地的平太阳时
MT = LAMT + 12 (平子夜与平正午差12小时）
• 世界时UT：
以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。 UT = GAMT + 12
•授时系统 是确定和发播精确时刻的工作系统 。
时间系统
❖ 时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。 时间是物质运动过程的连续的表现，选择测量时间单 位的基本原则是选取一种物质的运动。时间的特点是 连续、均匀，故一种物质的运动也应该连续、均匀。
❖ 周期运动满足如下三项要求，可以作为计量时间的方 法。 – – – 运动是可观测的。
2020/ 10/11
பைடு நூலகம்
中南大学测绘与国土信息工程系
3
大地测量时空基准
大地测量时空基准，就是指大地测量基 准和时间基准，它由相应的大地测量系统和 时间系统及它们相应的参考框架所构成。
大地测量系统和时间系统是总体概念， 大地测量参考框架和时间参考框架是大地测 量系统和时间参考系统的具体实现。
大地测量系统与大地测量参考框架
GAMT 代表格林尼治平太阳时角。
11
❖ 未经任何改正的世界时表示为UT0，经过极移改正的世 界时表示为UT1，进一步经过地球自转速度的季节性改 正后的世界时表示为UT2 UT1=UT0+Δλ, UT2=UT1+ΔT
• 回归年 • 儒略日
• 历书时ET与力学时 DT
❖ 由于地球自转速度不均匀，导致用其测得的时间不均 匀。1958年第10届IAU决定，自1960年起开始以地球公 转运动为基准的历书时来量度时间，用历书时系统代 替世界时。
❖ TDT和TDB可以看作是ET分别在两个坐标系中的实现
❖ 地球质心力学时的基本单位国际秒制，与原子时的尺 度相同。IGU规定：1977年1月1日原子时（TAI) 0时与地 球力学时严格对应为： TDT=TAI+32.184 13
• 原子时(AT)
原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。原子时的 基本单位是原子时秒，定义为：在零磁场下，位于海 平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射 192631770周所持续的时间为原子时秒，规定为国际 单位制中的时间单位。 原子时的原点定义：1958年1月1日UT2的0时。
❖ 历书时的秒长规定为1900年1月1日12时整回归年长度 的1／31556925.9747
12
❖ 在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论建立 的运动方程而编写的，其中采用的独立变量是时间参 数T,其变量被定义为力学时，力学时是均匀的。
❖ 参考点不同，力学时分为两种： 1) 太阳系质心力学时TDB 2) 地球质心力学时TDT
❖ 当大于0.9秒，采用12月31日或6月30日调秒。调秒由 国际计量局来确定公布。
❖ 地方真恒星时、平恒星时、格林尼治真恒星时、 格林 尼治平恒星时
8
时角t
天体的时圈面与测站 子午面间的二面角 QOT称为天体的时角， 以t表示。也可用在北 天极P上所相应的球 面角QP σ或在赤道 上由上点Q至T点的 弧距QT来量度。
9
• 平太阳时MT和世界时UT
❖ 以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的 时间，称为真太阳时。一个真太阳日就是真太阳连续 两次经过某地的上中天（上子午圈）所经历的时间。 地球绕太阳公转的速度不均匀。近日点快、远日 点慢。真太阳日在近日点最长、远日点最短。
（2）时间参考框架
时间参考框架就是在全球或局域范围内，通过守时、授时和时间频 率测量技术，实现和维持统一的时间系统。
守时 为了随时获得世界时，要用精密的天文时计将天文测时结果
记录下来，并根据天文时计运行的规律随时指示外推的世界时，这种工 作称为守时，也就是时间的保持。
最初用来保持时间的时计为天文摆钟。第二次世界大战后，石英钟 担负起了守时的任务。目前各国都用原子钟来保持时间。
说明及致谢
课件中引用了大量来自网络及 他人课件的图片资料。由于其来源 复杂，在此未能一一列出。资料的 版权均属原作者。本课件只用于教 学，不作其它用途。特此说明！
2020/ 10/11
中南大学测绘与国土信息工程系
1
空间大地测量时空框架
2020/ 10/11
中南大学测绘与国土信息工程系
2
内容要点
➢ 大地测量时空基准相关定义 ➢时间系统 ➢坐标系统
与大地测量系统相对应，大地测量参考框架有坐标（参考）框架、高 程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。
大地测量基准建设的任务
大地测量基准建设的任务是，确定或定义坐标系统、高程系统和重力 参考系统。建立和维持坐标框架、高程框架和重力框架。
时间系统与时间参考框架
（1）时间系统
时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻的参考标准和时间 间隔的尺度标准。
❖ 选取的物理对象不同，时间的定义不同: 地球的自转运动、地球的公转、物质的振动等。
7
• 恒星时(ST)
❖ 以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定 的时间，称为恒星时。
❖ 春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔为 一个恒星日，分为24个恒星时，某一地点的地方恒星 时，在数值上等于春分点相对于这一地方子午圈的时 角。
14
• 协调世界时(UTC)
❖ 原子时与地球自转没有直接联系，由于地球自转速度 长期变慢的趋势，原子时与世界时的差异将逐渐变大， 秒长不等，大约每年相差1秒，便于日常使用，协调 好两者的关系，建立以原子时秒长为计量单位、在时 刻上与平太阳时之差小于0.9秒的时间系统，称之为 世界协调时(UTC)。
大地测量系统
大地测量系统规定了大地测量的起算基准和尺度标准及其实现方式（ 包括理论、模型和方法）。
大地测量系统包括坐标系统、高程系统和重力参考系统。
大地测量参考框架
大地测量参考框架，就是按大地测量系统的规定的原则，采用大地测 量技术，在全球或局域范围内所测定的、固定在地面上的点所构成的大 地网（点）或其他实体（静止或运动的物体），是对大地测量系统的具 体实现。
❖ 假设以平太阳作为参考点，其速度等于真太阳周年 运动的平均速度。平太阳连续两次经过同一子午圈 的时间间隔，称为一个平太阳日
10
平太阳日是以平子夜的瞬时作为时间的起算零点，如 果LAMT 表示平太阳时角，则某地的平太阳时
MT = LAMT + 12 (平子夜与平正午差12小时）
• 世界时UT：
以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。 UT = GAMT + 12
•授时系统 是确定和发播精确时刻的工作系统 。
时间系统
❖ 时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。 时间是物质运动过程的连续的表现，选择测量时间单 位的基本原则是选取一种物质的运动。时间的特点是 连续、均匀，故一种物质的运动也应该连续、均匀。
❖ 周期运动满足如下三项要求，可以作为计量时间的方 法。 – – – 运动是可观测的。
2020/ 10/11
பைடு நூலகம்
中南大学测绘与国土信息工程系
3
大地测量时空基准
大地测量时空基准，就是指大地测量基 准和时间基准，它由相应的大地测量系统和 时间系统及它们相应的参考框架所构成。
大地测量系统和时间系统是总体概念， 大地测量参考框架和时间参考框架是大地测 量系统和时间参考系统的具体实现。
大地测量系统与大地测量参考框架
GAMT 代表格林尼治平太阳时角。
11
❖ 未经任何改正的世界时表示为UT0，经过极移改正的世 界时表示为UT1，进一步经过地球自转速度的季节性改 正后的世界时表示为UT2 UT1=UT0+Δλ, UT2=UT1+ΔT
• 回归年 • 儒略日
• 历书时ET与力学时 DT
❖ 由于地球自转速度不均匀，导致用其测得的时间不均 匀。1958年第10届IAU决定，自1960年起开始以地球公 转运动为基准的历书时来量度时间，用历书时系统代 替世界时。
❖ TDT和TDB可以看作是ET分别在两个坐标系中的实现
❖ 地球质心力学时的基本单位国际秒制，与原子时的尺 度相同。IGU规定：1977年1月1日原子时（TAI) 0时与地 球力学时严格对应为： TDT=TAI+32.184 13
• 原子时(AT)
原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。原子时的 基本单位是原子时秒，定义为：在零磁场下，位于海 平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射 192631770周所持续的时间为原子时秒，规定为国际 单位制中的时间单位。 原子时的原点定义：1958年1月1日UT2的0时。
❖ 历书时的秒长规定为1900年1月1日12时整回归年长度 的1／31556925.9747
12
❖ 在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论建立 的运动方程而编写的，其中采用的独立变量是时间参 数T,其变量被定义为力学时，力学时是均匀的。
❖ 参考点不同，力学时分为两种： 1) 太阳系质心力学时TDB 2) 地球质心力学时TDT
❖ 当大于0.9秒，采用12月31日或6月30日调秒。调秒由 国际计量局来确定公布。
❖ 地方真恒星时、平恒星时、格林尼治真恒星时、 格林 尼治平恒星时
8
时角t
天体的时圈面与测站 子午面间的二面角 QOT称为天体的时角， 以t表示。也可用在北 天极P上所相应的球 面角QP σ或在赤道 上由上点Q至T点的 弧距QT来量度。
9
• 平太阳时MT和世界时UT
❖ 以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的 时间，称为真太阳时。一个真太阳日就是真太阳连续 两次经过某地的上中天（上子午圈）所经历的时间。 地球绕太阳公转的速度不均匀。近日点快、远日 点慢。真太阳日在近日点最长、远日点最短。
（2）时间参考框架
时间参考框架就是在全球或局域范围内，通过守时、授时和时间频 率测量技术，实现和维持统一的时间系统。
守时 为了随时获得世界时，要用精密的天文时计将天文测时结果
记录下来，并根据天文时计运行的规律随时指示外推的世界时，这种工 作称为守时，也就是时间的保持。
最初用来保持时间的时计为天文摆钟。第二次世界大战后，石英钟 担负起了守时的任务。目前各国都用原子钟来保持时间。
说明及致谢
课件中引用了大量来自网络及 他人课件的图片资料。由于其来源 复杂，在此未能一一列出。资料的 版权均属原作者。本课件只用于教 学，不作其它用途。特此说明！
2020/ 10/11
中南大学测绘与国土信息工程系
1
空间大地测量时空框架
2020/ 10/11
中南大学测绘与国土信息工程系
2
内容要点
➢ 大地测量时空基准相关定义 ➢时间系统 ➢坐标系统
与大地测量系统相对应，大地测量参考框架有坐标（参考）框架、高 程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。
大地测量基准建设的任务
大地测量基准建设的任务是，确定或定义坐标系统、高程系统和重力 参考系统。建立和维持坐标框架、高程框架和重力框架。
时间系统与时间参考框架
（1）时间系统
时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻的参考标准和时间 间隔的尺度标准。
❖ 选取的物理对象不同，时间的定义不同: 地球的自转运动、地球的公转、物质的振动等。
7
• 恒星时(ST)
❖ 以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定 的时间，称为恒星时。
❖ 春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔为 一个恒星日，分为24个恒星时，某一地点的地方恒星 时，在数值上等于春分点相对于这一地方子午圈的时 角。