(武汉大学大地测量学课件)第二章_坐标系统与时间系统.pdf

在深入探讨大地测量学的精髓之前，我们必须对坐标系统与时间系统有充分的了解，因为这些基础概念正是构建整个学科的基石。本章内容主要围绕地球运动特性、天球概念、坐标系统和时间描述这几个方面展开，为我们提供了测绘学中处理空间信息和时间信息的重要依据。 地球作为一个动态的天体，其在宇宙中的运动是多维且复杂的。这种运动不仅包含地球随银河系在宇宙中穿行，还涉及在银河系内的旋转、绕太阳公转以及自转等。其中，地球自转形成的昼夜交替是我们日常生活中最为直观的自然现象。而公转运动则通过四季变化，使得我们感受到不同的季节特征。这种运动的特性，为坐标系统和时间系统的设定提供了自然科学基础。 天球概念是天文学中的一个抽象概念，它通过将天体位置投影至以地球质心为中心的一个假想球体表面来研究天体的运动和位置。天球上的主要参考点、线和面，如天轴、天球赤道面和黄道，为我们提供了一种形象描述天体运动的工具。其中，黄赤交角的存在，对地球上不同地区所接受太阳辐射的角度和量产生了决定性的影响，从而影响了气候的分布。 坐标系统是测量学中不可或缺的一部分，尤其在天文学和大地测量学中显得尤为重要。以天球赤道坐标系统为例，赤经和赤纬分别代表了天体相对于春分点和天球赤道的角距离，为我们提供了精确描述天体位置的方法。春分点作为黄道与天球赤道的交点，因其固定位置，成为了天文参考的重要基准点，是测量时间和空间的参考标准之一。 地球的公转和自转遵循着自然规律，其中，开普勒三大定律解释了地球公转的椭圆轨道特性，以及太阳在该椭圆一个焦点的位置。而自转的岁差和章动现象则揭示了地球在自身轴旋转的同时，还伴随着轴向的缓慢移动和周期性波动。极移现象进一步表明，地球地轴的相对位置并非固定不变，而是存在细微的位移，这会对地面点的纬度造成影响。 时间的描述和测量是另一大重点。时间的原点和单位选择是基于周期性运动，必须确保这种运动是连续且均匀的。然而，由于地球自转的非均匀性，真实的时间尺度，如平均太阳日，并非始终保持恒定，这导致了日长的变化。这种变化的精确测量需要依赖于国际上专门的服务机构，如国际极移服务（IERS）和国际时间局（BIH），它们分别负责监测地球极移和协调世界时（UTC）的微调，以确保全球时间的统一和准确。 本章内容为我们揭开了大地测量学中坐标系统与时间系统的神秘面纱，不仅详细阐述了地球运动的天文学背景，还深入讲解了天球坐标系统的构建和理解。同时，本章也阐述了时间测量的原理和实际应用，为后续的学习和实践打下了坚实的基础。通过本章的学习，我们能够更好地理解地球在宇宙中的位置，以及如何在地球表面上精确地定位和测量时间，为测绘事业的发展和应用提供了科学的理论支持。