GPS定位的坐标系统及时间系统.ppt

【GPS定位的坐标系统及时间系统】 GPS定位技术在现代导航和测绘中扮演着至关重要的角色，其核心在于坐标系统和时间系统的精确运用。坐标系统是描述地球上任意位置的数学框架，而时间系统则确保了定位信息的同步性。本讲义主要探讨了常规大地测量与卫星大地测量中的坐标系统，以及相关的转换和时间系统。 ### 第一节 经典大地测量中的坐标系统 #### 1. 空间直角坐标系、大地坐标系和平面直角坐标系 - **空间直角坐标系**：以三个互相垂直的坐标轴定义位置，通常用于描述三维空间中的点。 - **大地坐标系**：基于参考椭球的坐标系统，包括经度、纬度和高度，用于描述地球表面的点。 - **平面直角坐标系**（如高斯平面直角坐标系）：在小范围内，通过投影将大地坐标转换为二维坐标，便于计算和绘图。 #### 2. 参心坐标系 参心坐标系以特定的参考点（大地原点）为基础，例如中国的1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系。1954年北京坐标系采用的是克拉索夫斯基椭球，但与我国的大地水准面配合不佳。而1980年国家大地坐标系则进行了天文大地网的整体平差，采用更准确的椭球元素。 #### 3. 高斯平面直角坐标系 高斯平面直角坐标系常用于地形测量，它将地球表面的某一地带投影为平面，X轴对应中央子午线，Y轴对应赤道，且通常会有假东、假北的设定，以避免坐标值出现负数。 ### 第二节 卫星定位中的坐标系 #### 1. 天球坐标系 - **天球**：地球观测者的视角下，以地球质心为球心的假想球。 - **天球坐标系**：包括天球球面坐标系（赤经、赤纬、向径）和天球空间直角坐标系（X, Y, Z）。 - **岁差和章动**：由于地球自转轴的摆动，导致春分点和黄道缓慢移动。 #### 2. 地球坐标系 - **地心坐标系**：用于卫星定位，提供地心参照下的坐标，适用于空间技术和远程武器的精准定位。 ### 时间系统 在GPS定位中，时间同步至关重要。GPS系统使用原子钟来提供精确的时间信息，确保全球卫星信号与接收器的时间同步。这使得接收器能够通过多颗卫星信号的交汇来计算其精确位置。 ### 坐标系统之间的转换 不同坐标系统之间的转换是必要的，这涉及了坐标变换参数和投影方法。例如，从大地坐标系转换到平面直角坐标系通常采用高斯投影，而从地心坐标系转换到参心坐标系则可能需要考虑地球的几何形状和旋转效应。 总结来说，GPS定位依赖于多种坐标系统和精确的时间系统，理解这些概念对于有效地利用GPS技术进行定位和导航至关重要。无论是传统的大地测量还是现代的卫星定位，坐标系统的选择和转换都直接影响到定位的精度和实用性。