地球参考框架与坐标系

天球参考系和参考框架（2）
• 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。 国际天球参考系ICRS由国际天球参考框架ICRF(International Celestial Reference Frame)实现，ICRF由一系列河外射电源的精 确坐标组成。框架中的目标被分成三类：“定义”源，“候选”源，“其 它”源，“定义”源应有大量的观测和足够长的数据可以评定位置的稳 定性，它们维持着ICRS的轴方向，“候选”源没有足够的观测数或观 测时间太短不能用来定义源，但它们可能是未来的、潜在的定义 源；“其它”源包括位置确定较差的源，但它们在导出各种框架时会 用到。
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陈 义
同济大学测量系 E-mail: chenyi@mail.tongji.edu.cn
提要
¾ 几个名词 ¾ 天球参考系和参考框架 ¾ ICRS、ICRF的定义 ¾ ICRS、ICRF的概况 ¾ 未来ICRF的实现 ¾ 其它技术
几个名词
• 参考系（reference system ） ：关于坐标系的完整定 义，原点、坐 标轴、坐标平面；基本的数学或物理模型。 • 协议参考系（conventional reference system ） ：具体 描述某一参考系的模型、常数和算法。 • 参考框架（reference frame） ：通过对一些基准站点的 实际观测，来具体实现某一参考系。 • 坐标系的定义要素: • 原点origin ：3 个分量 • 指向orientation ：3个分量, 通常是一轴相对于其它轴的 方向余弦 ，右手系
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天球参考系和参考框架（3）
• 依巴谷Hipparcos星表提供了大约118000颗星在历元1991.25和 ICRS下的赤道坐标和它们的视运动，它与ICRF的一致性在方向上 为0.6mas，旋转为0.25mas/year 。 依巴谷Hipparcos：古希腊天文学家(公元前190～前125)，方位天 文学的创始人，算出一年的长度为365又1/4日再减去1/300日，即 365.2467(365.2422)日，求得月亮的距离为地球直径的30又1/6 倍，编制了几个世纪内太阳和月亮的运动表，用来推算日食和月 食，编制了一份包括850颗恒星的位置和亮度的星表，发现了黄道 和赤道交点的缓慢移动：岁差，创立了三角学和球面三角学，留 下了大量的观测资料。 目前IERS建议采用的行星和月亮表是JPL(Jet Propulsion Laboratory)的DE405/LE405
天球参考系和参考框架（1）
• 天球参考系CRS(Celestial Reference System)是一种 于动态定义的系统，也就是使宇宙中遥远的目标与某一 固定的轴方向保持一致。天球参考系是通过河外星系、 大多数类星体、较少的活动的银河系核的精确坐标来定 义的天球参考框架CRF(Celestial Reference Frame)来 实现的 。 • 国际天球参考系ICRS(International Celestial Reference System)由国际天文联合会 IAU(International Astronomical Union)于1997年正 接受，从1989年到1995年，国际地球自转服务 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 。
ICRS、ICRF的概况
• 维持机构: • the Paris Observatory (OP) • the U.S. Naval Observatory (USNO) • 负责人: • Jean Souchay, Co-director, ICRS Center Martine Feissel-Vernier, Paris Observatory • 采用稳定的射电源可使ICRF轴和射电源位置精度达到 30μas
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ICRS、ICRF的定义
• International Celestial Reference System and Frame (ICRS, ICRF) • A reference system can be defined as a « set of prescriptions and conventions together with the modelling required to define, at any time, a triad of axes ». To complete this definition, we should not forget also the fundamental choice of the origin. • The ICRS is defined in the following way : its origin is located at the barycentre of the solar system, and the directions of its three axes are fixed relative to the distant extragalactic sources . • A reference frame can be defined as a « practical realization with given fiducial directions agreeing with the concepts introduced in the corresponding Reference System » .
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。