参考椭球定位与坐标转换.ppt

第十章常用大地坐标系及其变换
10.1地球的运转岁差和章动2.地轴方向相对于地球内部结构的相对位置变化二、地球的自传二、地球的自传10.2参考系的定义和类型10.2参考系的定义和类型天球坐标系：以天球为参照，可以建立天球坐标系统。
原点0位于地球质心
z轴指向北天极
x轴指向春分点
Y轴垂直于xoz平面，与z轴和X轴构成右手坐标系。天球黄道
地球公转的轨道面(黄道面)与天球相交的大园称为黄道。
黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约为23.5度。
黄极
春分点与秋分点
黄道与赤道的两个交点称为春分点和秋分点。视太阳在黄道上从南半球向北半球运动时，黄道与天球赤道的交点称为春分点，用γ表示。在天文学中和研究卫星运动时，春分点和天球赤道面，是建立参考系的重要基准点和基准面.
赤经与赤纬二、大地测量参考系及大地测量参考系框架地固坐标系：无论参心坐标系还是地心坐标系均可分为空间直角坐标系和大地坐标系两种,它们都与地球体固连在一起,与地球同步运动,因而又称为地固坐标系。以地心为原点的地固坐标系则称地心地固坐标系，主要用于描述地面点的相对位置；
空间固定坐标系：另一类是空间固定坐标系与地球自转无关，称为天文坐标系或天球坐标系或惯性坐标系，主要用于描述卫星和地球的运行位置和状态。
在这里，我们研究地固坐标系。
二、大地测量参考系及大地测量参考系框架高程参考系统
􀂙以大地水准面为参照面的高程
系统称为正高，以似大地水准面
为参照面的高程系统称为正常
高；
􀂙大地水准面相对于旋转椭球面
的起伏如图所示，正常高及正
高与大地高有如下关系：
H=H正常+ζ
H=H正高+N2.大地测量参考框架
􀂙大地测量参考系统的具体实现，是通过大地测量手段确定的固定在地面上的控制网(点)所构建坐标参考架、高程参考框架、重力参考框架。国家重力基本网是确定我国重力加速度数值的参考框架，目前提供使用的2000国家重力基本网包括21个重力基准点和126个重力基本点。
“2000国家GPS控制网”由国家测绘局布设的高精度GPSA、B级网，总参布设的GPS一、二级网，地震局、总参测绘局、科学院、国家测绘局共建的中国地壳运动观测网组成，该控制网整合了上述三个大型的有重要影响力的GPS观测网的成果，共2609个点，通过联合处理将其归于一个坐标参考框架，可满足现代测量技术对地心坐标的需求，是我国新一代的地心坐标系统的基础框架.􀂙椭球的类型:
参考椭球:具有确定参数(长半径a和扁率α)，经过局部定位和定向，同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球。参考椭球上的坐标系，叫做参心坐标系。
总地球椭球:除了满足地心定位和双平行条件外，在确定椭球参数时能使它在全球范围内与大地体最密合的地球椭球。与其相应的坐标系叫做地心坐标系。
椭球定位:
是指确定椭球中心的位置，可分为两类：局部定位和地心定位。局部定位：要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合，而对椭球的中心位置无特殊要求；
地心定位：要求在全球范围内椭球面与大地水准面最佳的符合，同时要求椭球中心与地球质心一致。
椭球的定向
指确定椭球旋转轴的方向，不论是局部定位还是地心定位，都应满足两个平行条件：
①椭球短轴平行于地球自转轴；
②大地起始子午面平行于天文起始子午面。原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向格林尼治平均子午面与赤道的交点，Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系。补充知识直接法：
所谓直接法，就是通过一定的观测资料(包括地心系统和参心系统的资料)，直接求得点的地心坐标的方法，如天文重力法和卫星大地测量动力法。20世纪60年代以来，美苏等国家利用卫星观测等资料开展了建立地心坐标系的工作。美国国防部(DOD)曾先后建立过世界大地坐标系（WorldGeodeticSystem,简称WGS）WGS-60，WGS-66，WGS-72，并于1984年开始，经过多年修正和完善，建立起更为精确的地心坐标系统，称为WGS-84。
该坐标系是一个协议地球参考系CTS（ConventionalTerrestrialSystem）,其原点是地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极CTP（ConventionalTerrestrialPole）方向，X轴指向BIH1984.0零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。自1987年1月10日之后，GPS卫星星历均采用WGS-84坐标系统。因此GPS网的测站坐标及测站之间的坐标差均属于WGS-84系统。为了求得GPS测站点在地面坐标系（属于参心坐标系）中的坐标，就必须进行坐标系的转换。
WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，GPS卫星所发布的广播星历参数就是基于此坐标系统的。
WGS-84坐标系统的全称是WorldGeodicalSystem-84（世界大地坐标