1、1在在GPS定位中，通常采用兩類坐標系統(tǒng)：定位中，通常采用兩類坐標系統(tǒng)：:該坐標系是一種慣性坐標系該坐標系是一種慣性坐標系,其坐標原點其坐標原點及各坐標軸指向在空間保持不便，與地球自轉及各坐標軸指向在空間保持不便，與地球自轉無關，對描述衛(wèi)星的運行位置和狀態(tài)極其方便。無關，對描述衛(wèi)星的運行位置和狀態(tài)極其方便。與地球體相固聯(lián)的坐標系統(tǒng)，該系統(tǒng)對與地球體相固聯(lián)的坐標系統(tǒng)，該系統(tǒng)對表達地面觀測站的位置和處理表達地面觀測站的位置和處理GPS觀測數據尤觀測數據尤為方便。為方便。第1頁/共69頁2 天球的基本概念天球的基本概念指以地球質心指以地球質心M為中心，為中心，半徑半徑r為任意長度的一個假想球體。為任

2、意長度的一個假想球體。為建立球面坐標系統(tǒng)，必須確定為建立球面坐標系統(tǒng)，必須確定球面上的一些參考點、線、面和球面上的一些參考點、線、面和圈。圈。地球自轉軸地球自轉軸的延伸直線為天軸，天軸與天球的延伸直線為天軸，天軸與天球的交點的交點Pn(北天極北天極)Ps(南天極南天極)稱稱為天極。為天極。天球天球第2頁/共69頁3天球的基本概念天球的基本概念 通過地球質心通過地球質心M與天軸與天軸垂直的平面為天球赤道面垂直的平面為天球赤道面(與地球赤道面重合與地球赤道面重合).該面該面與天球相交的大圓為天球與天球相交的大圓為天球赤道赤道。包含天軸并經過地球上任包含天軸并經過地球上任一點的平面為天球子午面，一點

3、的平面為天球子午面，該面與天球相交的大圓為該面與天球相交的大圓為天球子午圈。天球子午圈。天球天球第3頁/共69頁4：通過天軸的平面與：通過天軸的平面與天球相交的半個大圓。天球相交的半個大圓。地球公轉的軌道面地球公轉的軌道面與天球相交的大圓，即與天球相交的大圓，即當地球繞太陽公轉時，當地球繞太陽公轉時，地球上的觀測者所見到地球上的觀測者所見到的太陽在天球上的運動的太陽在天球上的運動軌跡稱為黃道。黃道面軌跡稱為黃道。黃道面與赤道面的夾角稱為黃與赤道面的夾角稱為黃赤交角，約赤交角，約23.50o。天球天球天球的基本概念天球的基本概念第4頁/共69頁5通過天球中心，垂直于黃道通過天球中心，垂直于黃道面

4、的直線與天球的交點?？拷碧烀娴闹本€與天球的交點?？拷碧鞓O的交點極的交點 n稱北黃極，靠近南天極稱北黃極，靠近南天極的交點的交點 s稱南黃極。稱南黃極。當太陽在黃道上從天球當太陽在黃道上從天球南半球向北半球運行時，黃道與天南半球向北半球運行時，黃道與天球赤道的交點球赤道的交點 。在天文學和衛(wèi)星大地測量學中，春分點和天球赤道面是建立參考系的重要基準在天文學和衛(wèi)星大地測量學中，春分點和天球赤道面是建立參考系的重要基準點和基準面。點和基準面。天球天球天球的基本概念天球的基本概念第5頁/共69頁6第6頁/共69頁7天球坐標系天球坐標系 在天球坐標系中，任一天體的位置可用在天球坐標系中，任一天體的位置

5、可用天球空間天球空間直角直角 坐標系坐標系和和天球球面坐標系天球球面坐標系來描述。來描述。 天球空間直角坐標系天球空間直角坐標系(x,y,z)：原點位于地球的質心原點位于地球的質心M，z軸指向天軸指向天球的北極球的北極Pn，x軸指向春分點，軸指向春分點，y軸與軸與x、z軸構成右手坐標軸構成右手坐標系。系。 天球球面坐標系：天球球面坐標系：原點位于地球的質心，赤經為含天軸和春分點的天原點位于地球的質心，赤經為含天軸和春分點的天球子午面與經過天體球子午面與經過天體s的天球子午面之間的交角，赤緯為原點至天的天球子午面之間的交角，赤緯為原點至天體的連線與天球赤道面的夾角，向徑體的連線與天球赤道面的夾角

6、，向徑r為原點至天體的距離。為原點至天體的距離。 第7頁/共69頁8天球坐標系天球坐標系第8頁/共69頁9歲差與章動天球坐標系的定義是這樣的，原點是地球質心（O），Z軸指向地球自轉軸（天極，向北為正），X軸指向春分點，根據春分點的定義可以證明X軸與Z軸互相垂直，且X軸在赤道面上，同時為數學描述方便，引入與XOZ成右手旋轉關系的Y軸。 天球坐標系與地球自轉無關，對于描述天體或人造衛(wèi)星的位置和狀態(tài)尤為方便。但前提是：假設地球為均質球體，且沒有其他天體攝動力影響。實際上，地球為不規(guī)則橢球體，在日月引力和其他天體引力作用下，地球自轉軸的方向不再保持不變，這使春分點在黃道上產生緩慢的西移現(xiàn)象，即歲差。在

7、歲差影響下，地球自轉軸在空間繞黃北極產生緩慢旋轉（在北天極上方觀察為順時針），因而使北天極以同樣方式繞黃北極旋轉。這種有規(guī)律的北天極，通常稱為瞬時平北天極（平北天極），對應為瞬時天球平赤道、瞬時平春分點。在太陽和其他行星引力影響下，如果把觀測時的北天極稱為瞬時北天極（真北天極），那么瞬時北天極將繞瞬時平北天極旋轉稱為章動。 真北天極-平北天極 真春分點-平春分點第9頁/共69頁10第10頁/共69頁11第11頁/共69頁12第12頁/共69頁13瞬時天球坐標系：瞬時天球坐標系：原點位于地球質心，原點位于地球質心，z軸指向瞬時地軸指向瞬時地球自轉方向球自轉方向(真天極真天極)，x軸指向瞬時春分點

8、（真春分點），軸指向瞬時春分點（真春分點），y軸按構成右手坐軸按構成右手坐標系取向。標系取向。 瞬時天球坐標系，即真天球坐標系可以方便地球坐標系坐標系相互變換，但瞬時天球坐標系，即真天球坐標系可以方便地球坐標系坐標系相互變換，但由于由于真天極真天極和和真春分點真春分點方向不斷變化，使瞬時極天球坐標系的坐標軸指向不方向不斷變化，使瞬時極天球坐標系的坐標軸指向不斷變化。斷變化。第13頁/共69頁14 因為地球自轉軸受其它天體影響（日、月）在空間產生進動，使得春分點變化（章動和歲差），導致用“瞬時天極”定義的坐標系不斷旋轉，而旋轉的坐標系表現(xiàn)出非慣性的特性，不能直接應用牛頓定律。我們可以用某一歷元時

9、刻的天極和春分點（協(xié)議天極和協(xié)議春分點）定義一個三軸指向不變的天球坐標系，稱為協(xié)議天球坐標系。 平天球坐標系就是三軸指向不變的坐標系。選擇某一個歷元時刻(即時刻的起算點)，以此瞬間的地球自轉軸和春分點方向分別扣除此瞬間的章動值作為z軸和X軸指向，y軸按構成右手坐標系取向，坐標系原點與真天球坐標系相同。這樣的坐標系稱為該歷元時刻的平天球坐標系。 瞬時極天球坐標系與歷元平天球坐標系之間的坐標變換可以通過歲差與章動兩次旋轉變換來實現(xiàn)。（首先是北天極繞黃北極運動，其次是瞬時北天極繞瞬時平北天極轉動）第14頁/共69頁15由于天球坐標系與地球自轉無關，導致地球上一固定點在天球坐標系中的坐標隨地球自轉而變

10、化，應用不方便。為了描述地面觀測點的位置，有必要建立與地球體相固聯(lián)的坐標系地球坐標系（有時稱地固坐標系）。地球坐標系有兩種表達方式，即空間直角坐標系和大地坐標系。第15頁/共69頁16 空間直角坐標系 地球空間直角坐標系的定義是：原點O與地球質心重合，Z軸指向地球北極，X軸指向格林尼治平尼治平子午面與地球赤道的交點子午面與地球赤道的交點E，Y軸垂直于XOZ平面構成右手坐標系。第16頁/共69頁17第17頁/共69頁18大地坐標系大地坐標系中的參考面是長半軸為中的參考面是長半軸為a，以短半軸以短半軸b為旋轉軸的橢球面。地球橢圓的中心與地球為旋轉軸的橢球面。地球橢圓的中心與地球質心重合；橢球短軸與

11、地球自轉軸重合。質心重合；橢球短軸與地球自轉軸重合。 大地緯度大地緯度B為過地面點的橢球法線與橢球赤道為過地面點的橢球法線與橢球赤道面的夾角，自面的夾角，自XOY面向面向OZ軸方向量取為正。軸方向量取為正。 大地經度大地經度L為過地面點的橢球子午面與格林尼為過地面點的橢球子午面與格林尼治平子午面之間的夾角，即治平子午面之間的夾角，即ZOX平面與平面與ZOP平面的夾角，自平面的夾角，自ZOX平面起算右旋為正。平面起算右旋為正。 大地高程大地高程H為地面點沿橢球法線至橢球面的距為地面點沿橢球法線至橢球面的距離，以遠離橢球面中心方向為正。離，以遠離橢球面中心方向為正。第18頁/共69頁19第19頁/

12、共69頁20大地坐標系和空間直角坐標系第20頁/共69頁21第21頁/共69頁22 極移：地球自轉軸不僅受日、月引力作用而使其在空間變化，而且還受到地球內部質量不均勻影響而在地球體內部運動。前者導致歲差和章動，后者導致極移。地球自轉軸相對地球體的位置并不是固定的，因而，地極點在地球表面上的位置，是隨時間而變化的。這種現(xiàn)象稱為地極移動，簡稱極移。觀測瞬間地球自轉軸所處的位置，我們稱為瞬時地球自轉軸，而相應的極點稱為瞬時極。第22頁/共69頁23瞬時極與平極的關系1900年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會以190000190505年地球自轉軸瞬時位置的平均位置作為地球的固定極稱為國際協(xié)定原點CIO。定

13、義平地球坐標系的z軸指向國際協(xié)定原點。第23頁/共69頁24第24頁/共69頁25 以協(xié)議地極（CTP）為基準點的地球坐標系，稱為協(xié)議地球坐標系（CTS），與瞬時極相對應的地球坐標系，稱為瞬時地球坐標系 瞬時地球坐標系：原點位于地球質心，z軸指向瞬時地球自轉方向(真天極)，x軸指向瞬時赤道面和包含瞬時地球自轉軸與平均天文臺赤道參考點的子午之交點，y軸按構成右手坐標系取向。第25頁/共69頁26 兩坐標系比較： 原點相同、Z軸指向相同、X軸指向不同（其間夾角為春分點的格林尼治恒星時） 在衛(wèi)星定位測量中，通常在協(xié)議天球坐標系中研究衛(wèi)星運動軌道，在協(xié)議地球坐標系中研究地面點的坐標。這樣就需要進行坐標

14、系的變換。第26頁/共69頁27第27頁/共69頁28第28頁/共69頁29參心坐標系 在經典大地測量中，為了處理觀測成果和傳算地面控制網的坐標，通常須選取一參考橢球面作為基本參考面，選一參考點作為大地測量的起算點(大地原點)，利用大地原點的天文觀測量來確定參考橢球在地球內部的位置和方向。參心坐標系中的“參心”二字意指參考橢球的中心，所以，參心坐標系和參考橢球密切相關。由于參考橢球中心無法與地球質心重合，故又稱其為非地心坐標系。參心坐標系按其應用又分為參心大地坐標系和參心空間直角坐標系兩種。 建立一個參心大地坐標系，必須解決以下問題：確定橢球的形狀和大小；確定橢球中心的位置，簡稱定位；確定橢球

15、中心為原點的空間直角坐標系坐標軸的方向，簡稱定向；確定大地原點。第29頁/共69頁30第30頁/共69頁31地心坐標系地心坐標系中的中的“地心地心”二字意指地球的質心。在地心空間大地平直角坐標系二字意指地球的質心。在地心空間大地平直角坐標系中用中用XDXD、yDyD、ZDZD表示點的位置，地心大地坐標系中用表示點的位置，地心大地坐標系中用LDLD、BDBD、HDHD表示點表示點的位置。由于前者可以通過衛(wèi)星大地測量獲得點的空間三維直角坐標，并的位置。由于前者可以通過衛(wèi)星大地測量獲得點的空間三維直角坐標，并不涉及橢球及其定位。但地心大地坐標系則要涉及橢球的大小和定位，所不涉及橢球及其定位。但地心大

16、地坐標系則要涉及橢球的大小和定位，所以地心直角坐標系是以地心直角坐標系是GPSGPS定位中采用的基本坐標系。定位中采用的基本坐標系。 在地心坐標系中，如果以大地水準面來代替其中的橢球面，則相在地心坐標系中，如果以大地水準面來代替其中的橢球面，則相應的坐標系，通常稱為天文坐標系。應的坐標系，通常稱為天文坐標系。第31頁/共69頁32 站心坐標系 測量工作以測站為原點，則所構成的坐標系稱為測站中心坐標系，簡稱站心坐標系。 獨立坐標系 在我國許多城市和工程測量中，若直接采用國家坐標系，可能會因為遠離中央子午線或測區(qū)平均高程較大，而導致長度投影變形較大，難以滿足工程上或實用上的精度要求。另外，對于一些

17、特殊的測量，如大橋水壩滑坡測量等，采用國家坐標系在實用中很不方便。因此，基于限制變形、方便、實用、科學的目的，在許多城市和工程測量中，常常回建立適合本地區(qū)的地方坐標系。第32頁/共69頁33 國家大地坐標系 目前我國常用的1954年北京坐標系和1980年西安坐標系均為參心坐標系。第33頁/共69頁34第34頁/共69頁35該坐標系存在如下缺點。 因1954年原北京坐標系采用了克拉索夫斯基橢球，與現(xiàn)在的精確橢球參數相比，長半軸約長109m。 參考橢球面與中國所在地區(qū)的大地水準面不能達到最佳擬合，在中國東部地區(qū)大地水準面差距自西向東增加最大達+68m。 幾何大地測量和物理大地測量應用的參考面不統(tǒng)一

18、。中國在處理重力數據時采用赫爾默特19001909年正常重力公式，與公式相適應的赫爾默特扁球和克拉索夫斯基橢球不一致。 定向不明確。橢球短軸未指向國際協(xié)議原點CIO，也不是中國地極原點JYDl9680；起始大地子午面也不是國際時間局BIH所定義的格林尼治平均天文臺子午面。 橢球只有兩個幾何參數(長半軸、扁率)，缺乏物理意義，不能全面反映地球的幾何與物理特征。同時，1954年北京坐標系的大地原點在普爾科沃，是前蘇聯(lián)進行多點定位的結果。 另外，該坐標系是按分區(qū)平差逐步提供大地點成果的，在分區(qū)的結合部產生了較大的不符值。但該坐標系確實在測繪生產中發(fā)揮了巨大的作用，至今仍在一些部門使用。第35頁/共6

19、9頁36第36頁/共69頁37 54坐標系和80坐標系的水準面均以1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面為基準，按照我國天文水準路線推算出來。P點到水準面的最短距離稱為水準高（正高Hg），由于水準面和橢球面不一致，H和Hg會相差一個大地水準面差距N。 第37頁/共69頁38 新1954年北京坐標系 由于80西安坐標系和54北京坐標系中的坐標存在較大差異，作為過度，產生新1954年坐標系。 新54北京坐標系將80坐標系的定位參數（長半徑、扁率、原點）平移至1954年坐標系,而定位與定向與1980年坐標系相同.因此，新1954年坐標系的精度與1980年坐標系相同，而坐標值與1954年坐標系相近。

20、第38頁/共69頁39 高斯平面直角坐標系與UTM坐標系 將橢球面上的各點的大地坐標系按照一定的規(guī)律投影到平面上，并以相應的平面直角坐標表示。目前，我國區(qū)域性控制測量的數據處理與結果的表示，各種比例尺地形圖以及數字化電子地圖的制作，一般均普遍應用。第39頁/共69頁40第40頁/共69頁41第41頁/共69頁42ArcGIS中坐標系統(tǒng)中坐標系統(tǒng) 要明確兩個概念：Geographic coordinate system和projected coordinate system區(qū)別1、首先理解Geographic coordinate system， Geographic coordinate sy

21、stem直譯為地理坐標系統(tǒng)，是以經緯度為地圖的存儲單位的。很明顯，Geographic coordinate system是球面坐標系統(tǒng)。我們要將地球上的數字化信息存放到球面坐標系統(tǒng)上，如何進行操作呢？地球是一個不規(guī)則的橢球，如何將數據信息以科學的方法存放到橢球上？這必然要求我們找到這樣的一個橢球體。這樣的橢球體具有特點：可以量化計算的。具有長半軸，短半軸，偏心率。以下幾行便是Krasovsky_1940橢球及其相應參數。 第42頁/共69頁43 Spheroid: Krasovsky_1940 SemimajorAxis:6378245.000000000000000000 Inverse

22、Flattening: 298.300000000000010000 然而有了這個橢球體以后還不夠，還需要一個大地基準面將這個橢球定位。在坐標系統(tǒng)描述中，可以看到有這么一行：Datum: D_Beijing_1954表示，大地基準面是D_Beijing_1954。有了Spheroid和Datum兩個基本條件，地理坐標系統(tǒng)便可以使用。 第43頁/共69頁44 2、接下來便是Projection coordinate system（投影坐標系統(tǒng)），首先看看投影坐標系統(tǒng)中的一些參數。Projection: Gauss Kruger Parameters:False -Easting: 500000.

23、000000False_Northing: 0.000000Central Meridian: 117.000000Scale Factor: 1.000000Latitude_Of_Origin: 0.000000Linear Unit: Meter (1.000000)Geographic Coordinate System: Name: GCS_Beijing_1954Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Inverse Flattening: 29

24、8.300000000000010000 第44頁/共69頁45 從參數中可以看出，每一個投影坐標系統(tǒng)都必定會有Geographic Coordinate System。 投影坐標系統(tǒng)，實質上便是平面坐標系統(tǒng)，其地圖單位通常為米。 那么為什么投影坐標系統(tǒng)中要存在坐標系統(tǒng)的參數呢？ 這時候，又要說明一下投影的意義：將球面坐標轉化為平面坐標的過程便稱為投影。 投影的條件就出來了： a、球面坐標 b、轉化過程（也就是算法） 也就是說，要得到投影坐標就必須得有一個“拿來”投影的球面坐標，然后才能使用算法去投影！即每一個投影坐標系統(tǒng)都必須要求有Geographic Coordinate System參數

25、。 第45頁/共69頁46 3、我們現(xiàn)在看到的很多教材上的對坐標系統(tǒng)的稱呼很多，都可以歸結為上述兩種投影。其中包括我們常見的“非地球投影坐標系統(tǒng)”。大地坐標（Geodetic Coordinate）:大地測量中以參考橢球面為基準面的坐標。地面點P的位置用大地經度L、大地緯度B和大地高H表示。當點在參考橢球面上時，僅用大地經度和大地緯度表示。大地經度是通過該點的大地子午面與起始大地子午面之間的夾角，大地緯度是通過該點的法線與赤道面的夾角， 大地高是地面點沿法線到參考橢球面的距離。 第46頁/共69頁47 方里網:是由平行于投影坐標軸的兩組平行線所構成的方格網。因為是每隔整公里繪出坐標縱線和坐標橫

26、線，所以稱之為方里網，由于方里線同時又是平行于直角坐標軸的坐標網線，故又稱直角坐標網。 在1：1萬1：20萬比例尺的地形圖上，經緯線只以圖廓線的形式直接表現(xiàn)出來，并在圖角處注出相應度數。為了在用圖時加密成網，在內外圖廓間還繪有加密經緯網的加密分劃短線(圖式中稱“分度帶”)，必要時對應短線相連就可以構成加密的經緯線網。 1：2 5萬地形圖上，除內圖廓上繪有經緯網的加密分劃外，圖內還有加密用的十字線。 我國的1：50萬1：100萬地形圖，在圖面上直接繪出經緯線網，內圖廓上也有供加密經緯線網的加密分劃短線。 第47頁/共69頁48 直角坐標網的坐標系以中央經線投影后的直線為X軸，以赤道投影后的直線為

27、Y軸，它們的交點為坐標原點。這樣，坐標系中就出現(xiàn)了四 個象限?？v坐標從赤道算起向北為正、向南為負；橫坐標從中央經線算起，向東為正、向西為負。 雖然我們可以認為方里網是直角坐標，大地坐標就是球面坐標。但是我們在一副地形圖上經常見到方里網和經緯度網，我們很習慣的稱經緯度網為大地坐標，這個時候的大地坐標不是球面坐標，她與方里網的投影是一樣的（一般為高斯），也是平面坐標。第48頁/共69頁49第49頁/共69頁50第50頁/共69頁51 在全球定位系統(tǒng)中，衛(wèi)星主要被作為位置已知的空間觀測目標。因此，為了確定地面觀測站位置，GPS衛(wèi)星的瞬間位置也應換算到統(tǒng)一的地球坐標系中。 WGS（world geod

28、etic system）世界大地坐標系統(tǒng)，屬于協(xié)議地球坐標系（CTS）。第51頁/共69頁52第52頁/共69頁53第53頁/共69頁54第54頁/共69頁55第55頁/共69頁56坐標系統(tǒng)之間的轉換1000cossin0sincos)(3zzzzzRyyyyyRcos0sin010sin0cos)(2xxxxxRcossin0sincos0001)(1不同空間直角坐標系統(tǒng)之間的轉換 （2 2）. .微分旋轉矩陣微分旋轉矩陣 ：由于一般 為微小角，可?。?11)()()(3210 xyxzyzzyxRRRR（2-14）（ 1）.旋轉矩陣 zyx,第56頁/共69頁57（3）. 不同空間直角坐標

29、系統(tǒng)轉換公式0001110000111321222)1 ()()()()1 (ZYXZYXRmZYXZYXRRRmZYXzyx（2-15） 上式即為兩個不同空間直角坐標系的轉換模型，通過該模型，利用重合點的兩套坐標值（X1，Y1，Z1）（X2，Y2，Z2）采取平差的方法可以求得轉換參數。求得轉換參數后，再利用上述模型進行各點的坐標轉換。第57頁/共69頁582.6 時間系統(tǒng) 在GPS衛(wèi)星定位中，時間系統(tǒng)有著重要的意義。 (1)作為觀測目標的GPS衛(wèi)星以每秒幾公里的速度運動。對觀測者而言衛(wèi)星的位置(方向、距離、高度)和速度都在不斷地迅速變化。因此，在衛(wèi)星測量中，例如在由跟蹤站對衛(wèi)星進行定軌時，每

30、給出衛(wèi)星位置的同時，必須給出對應的瞬間時刻。 例如在由跟蹤站對衛(wèi)星進行定軌時，每給出衛(wèi)星位置的同時，必須給出對的瞬間時刻。當要求GPS衛(wèi)星位置的誤差小于lcm時，相應的時刻誤差應小于2.6/s。 (2)在衛(wèi)星定位測量中，GPS接收機接收并處理GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，測定接收機至衛(wèi)星之間的 信號傳播時間，再乘以光速換算成距離，進而確定測站的位置。因此，要準確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精確的測定信號的傳播時間。如果要求距離誤差小于1cm，則信號傳播時間 的測定誤差應小于0.03ns。 (3)由于地球的自轉,地球上的點的位置是不斷變化的.若要求赤道上一點的位置誤差不超過1cm,則時間的測定誤差應小

31、于2*10-5s. 時間與時刻第58頁/共69頁59第59頁/共69頁602.6 時間系統(tǒng)2.6.1 恒星時UT(siderdal time) 以春分點為參考點,由春分點的周日視運動所確定的時間.(春分點連續(xù)兩次經過本地子午圈的時間間隔為一恒星日) 在數值上等于春分點相對于本地子午圈的時角。 具有地方性。第60頁/共69頁612.6 時間系統(tǒng)2.6.2 平太陽時 (mean solar time) 由于真太陽的視運動速度不均勻，不符合建立時間系統(tǒng)的基本要求，平太陽(平均速度的太陽)連續(xù)兩次經過本地子午圈的時間間隔為一個平太陽日。第61頁/共69頁622.6 時間系統(tǒng) 2.6.3 世界時UT(U

32、niversal Time) 以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時定義為世界時世界時UTUT。世界時與平太陽時的尺度 相同，但起算點不同。1956年以前，秒被定義為一個平太陽日的186400。這是以地球自轉這 一周期運動作為基礎的時間尺度。 由于地球自轉的不穩(wěn)定性，在UT中加入極移改正即得到 UTlUTl。由于高精度石英鐘的普遍采用以及觀測精度的提高，人們發(fā)現(xiàn)地球自轉周期存在著季節(jié)變化、長期變化及其他不規(guī)則變化。 UTl加上地球自轉速度季節(jié)性變化后為UT2UT2。1956 年國際上采用新的秒長定義。即歷書時秒等于回歸年長度的1315569259747。就時間尺度而言，世界時已被歷書時ET所代替

33、，之后，又于1976年為原子時所取代。 但是UTI在衛(wèi)星測量中仍被廣泛使用，只是它不再作為時間尺度，而是因它數值上表征了地球自轉相對恒星的角位置，故用于天球坐標系與地球坐標系之間的轉換計算。第62頁/共69頁632.6 時間系統(tǒng) 2.6.4 原子時ATI(International Atomic Time) 隨著對時間準確度和穩(wěn)定度的要求不斷提高，以地球自轉為基礎的世界時系統(tǒng)難以滿足要求。20世紀50年代，便開始建立以物質內部原子運動的特征為基礎的原子時系統(tǒng)。原子時的秒長被定義為銫原子Cs133s 基態(tài)的兩個超精細能級間躍遷輻射振蕩9192631170周所持續(xù)的時間。當代最理想的時間系統(tǒng)。原子時的起點，按國際協(xié)定取為1958年1月1日0時0秒(UT2)(事后發(fā)現(xiàn)在這一瞬間ATI與UT