大地测量学全册配套完整课件

大地测量学全册配套完整课件2

大地测量学基础3课程的基本要求本课程的性质

专业基础课，必修课；开课对象：测绘专业学生。本课程的教学内容与特点

为了适应新形势下教学的需要，在原有课程的基础上，删除了陈旧过时的内容，增添了大量的新理论、新技术，内容广泛。如地球重力学、实用天文学、椭球大地测量学、控制测量学、大地坐标系的建立与变换等相关内容。内容广难深，授课课时短等特点。4本课程的教学安排与要求教学时间：共13周，总学时48学时。教学形式：以上课为主，包括课外讨论、上机计算、课间与课外实习、课堂练习等。加强课外自学，培养学生的自学能力。本课程的重要参考文献

1）《地球形状与地球重力场》宁津生等编2）《椭球大地测量学》陈建等编3）《大地坐标系的建立》朱华统编4）《应用大地测量学》陈建等编5第一章绪论6

第一章绪论

§1大地测量学的定义和作用§2大地测量学的基本体系和内容§3大地测量学的发展简史及展望

7§1大地测量学的定义和作用

1.1大地测量学的定义

是指在一定的时间与空间参考系中，测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，为人类活动提供地球空间信息的一门学科。经典大地测量：地球刚体不变、均匀旋转椭球体；在一定范围内测绘地球，研究其形状、大小及其外部重力场。范围小，不适动态监测。现代大地测量：空间测绘技术(人造地球卫星、空间探测器)，空间大地测量为特征，范围大。1.2大地测量学的作用大地测量学是一切测绘科学技术的基础，在国民经济建设和社会发展中发挥着决定性的基础保证作用。如交通運輸、工程建設、土地管理、城市建設等

大地测量学在防灾，减灾，救灾及环境监测、评价与保护中发挥着特殊作用。如地震、山体滑坡、交通事故等的監測與救援。大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障。如:卫星、导弹、航天飞机、宇宙探测器等发射、制导、跟踪、返回工作都需要大地测量作保证。8§2大地测量学基本体系和内容

2.1大地测量学的基本体系

应用大地测量、椭球大地测量、天文大地测量、大地重力测量、测量平差等；新分支：海样大地测量、行星大地测量、卫星大地测量、地球动力学、惯性大地测量。大地测量的基本体系概括为以下三个分支：几何大地测量学（即天文大地测量学）

基本任务：是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。

主要内容：国家大地测量控制网(包括平面控制网和高程控制网)建立的基本原理和方法，精密角度测量，距离测量，水准测量；地球椭球数学性质，椭球面上测量计算，椭球数学投影变换以及地球椭球几何参数的数学模型等。9物理大地测量学：即理论大地测量学

基本任务：是用物理方法(重力测量)确定地球形状及其外部重力场。

主要内容：包括位理论，地球重力场，重力测量及其归算，推求地球形状及外部重力场的理论与方法。空间大地测量学：主要研究以人造地球卫星及其他空间探测器为代表的空间大地测量的理论、技术与方法。102.2大地测量学的基本内容

确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化，研究地壳形变(包括垂直升降及水平位移)，测定极移以及海洋水面地形及其变化等。研究月球及太阳系行星的形状及重力场。

建立和维持国家和全球的测绘基准、坐标系统（天文大地水平控制网、工程控制网和精密水准网以及海洋大地控制网），以满足国民经济和国防建设的需要。

研究为获得高精度测量成果的仪器和技术方法。研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关大地测量计算。研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网的数据处理的理论和方法，测量数据库建立及应用等。

11现代大地测量的特征：

⑴研究范围大（全球：如地球两极、海洋）⑵从静态到动态，从地球内部结构到动力过程。

⑶观测精度越高，相对精度达到10-8~10-9，绝对精度可到达毫米。⑷测量与数据处理周期短，但数据处理越来越复杂。

12§3大地测量学发展简史及展望

3.1大地测量学的发展简史

第一阶段：地球圆球阶段

从远古至17世纪，人们用天文方法得到地面上同一子午线上两点的纬度差，用大地法得到对应的子午圈弧长，从而推得地球半径（弧度测量）

第二阶段：地球椭球阶段

从17世纪至19世纪下半叶，在这将近200年期间，人们把地球作为圆球的认识推进到向两极略扁的椭球。

13

球形地球公元前６世纪希腊毕达哥拉斯提出“地圆说”

扁球形地球１６８７牛顿提出“地扁说”14大地测量仪器：望远镜，游标尺，十字丝，测微器；大地测量方法：1615年荷兰斯涅耳(W.Snell)首创三角测量法;行星运动定律：1619年德国的开普勒发表了行星运动三大定律；重力测量：1673年荷兰的惠更斯提出用摆进行重力测量的原理；英国物理学家牛顿(L.Newton)提出地球特征：1）是两极扁平的旋转椭球，其扁率等于1/230；2）重力加速度由赤道向两极与sin２φ(φ——地理纬度)成比例地增加。几何大地测量标志性成果：1)长度单位的建立：子午圈弧长的四千万分之一作为长度单位为1m。2)最小二乘法的提出：法国的勒让德，德国的高斯.3)椭球大地测量学的形成：解决了椭球上测量计算问题。4)弧度测量大规模展开。主要有以英、法、西班牙为代表的西欧弧度测量，以及德国、俄国、美国等为代表的三角测量。5)推算了不同的地球椭球参数。如贝赛尔、克拉克椭球参数。15物理大地测量标志性成就：克莱罗定理的提出：法国学者克莱罗(A.C.Clairaut)假设地球是由许多密度不同的均匀物质层圈组成的椭球体，这些椭球面都是重力等位面(即水准面)。该椭球面上纬度φ的一点的重力加速度按下式计算：16重力位函数的提出：为了确定重力与地球形状的关系，法国的勒让德提出了位函数的概念。所谓位函数，即是有这种性质的函数：在一个参考坐标系中，引力位对被吸引点三个坐标方向的一阶导数等于引力在该方向上的分力。研究地球形状可借助于研究等位面。因此，位函数把地球形状和重力场紧密地联系在一起。地壳均衡学说的提出：英国的普拉特(J.H.Pratt)和艾黎(G.B.Airy)几乎同时提出地壳均衡学说，根据地壳均衡学说可导出均衡重力异常以用于重力归算。重力测量有了进展。设计和生产了用于绝对重力测量以及用于相对重力测量的便携式摆仪。极大地推动了重力测量的发展。17几何大地测量学进展：

天文大地网的布设有了重大发展。全球三大天文大地网的建立（1800－1900印度，一等三角网2万公里，平均边长45公里；1911－1935美国一等7万公里；1924-1950苏联，7万多公里)因瓦基线尺出现，平行玻璃板测微器的水准仪及因瓦水准尺使用。

第三阶段：大地水准面阶段

从19世纪下半叶至20世纪40年代，人们将对椭球的认识发展到是大地水准面包围的大地体。

18物理大地测量在这阶段的进展

1.大地测量边值问题理论的提出

英国学者斯托克司(G.G.Stokes)把真正的地球重力位分为正常重力位和扰动位两部分，实际的重力分为正常重力和重力异常两部分，在某些假定条件下进行简化，通过重力异常的积分，提出了以大地水准面为边界面的扰动位计算公式和大地水准面起伏公式。后来，荷兰学者维宁·曼尼兹(F.A.VeningMeinesz)根据斯托克司公式推出了以大地水准面为参考面的垂线偏差公式。

2.提出了新的椭球参数

赫尔默特椭球、海福特椭球、克拉索夫斯基椭球等。19第四阶段：现代大地测量新时期

20世纪下半叶，以电磁波测距、人造地球卫星定位系统及甚长基线干涉测量等为代表的新的测量技术的出现，给传统的大地测量带来了革命性的变革，大地测量学进入了以空间测量技术为代表的现代大地测量发展的新时期。

梨形地球20世纪50年代卫星大地测量20

●

我国高精度天文大地网的建立

1951-1975年：一等三角点5万多个，全长7.5多万公里，二等锁，一等导线等，1972－1982年平差数据处理，建立1980国家大地坐标系。

●

我国高精度重力网的建立

1981年开始绝对重力测量与相对重力测量，11个绝对重力点（基准点），40多个（基本点），重力网的平差，1985年国家重力基本网形成。

主要技术

EDM：ElectronicDistanceMeasure;

GPS:GlobalPositioningSystem;

VLBI:VeryLongBaselineInterferometry;SLR：SatelliteLaserRanging;INS:InertialNavigationSystem21223.2大地测量的展望全球卫星定位系统(GPS)，激光测卫(SLR)以及甚长基线干涉测量(VLBI),惯性测量统(INS)是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术

用卫星测量、激光测卫及甚长基线干涉测量等空间大地测量技术建立大规模、高精度、多用途的空间大地测量控制网，是确定地球基本参数及其重力场，建立大地基准参考框架，监测地壳形变，保证空间技术及战略武器发展的地面基准等科技任务的基本技术方案。精化地球重力场模型是大地测量学的重要发展目标。

大地测量学基础

丁士俊武汉大学测绘学院

联系电话-mail:Shjding@课程简介与基本要求课程简介

专业基础课，必修课；开课对象：测绘专业学生。为了适应新形势下教学的需要，在原有课程的基础上，删除了陈旧过时的内容，增添了大量的新理论、新技术，内容广泛。如地球重力学、实用天文学、椭球大地测量学、控制测量学、大地坐标系的建立与变换等相关内容。内容广难深，授课课时短等特点。课程的教学安排教学时间：共13周，总学时52学时。教学形式：以上课为主，自学为辅，包括上机计算、课间与课外实习、课堂练习等。主要参考文献[1]《地球形状与地球重力场》宁津生等编[2]《椭球大地测量学》陈建等编[3]《大地坐标系的建立》朱华统编[4]《应用大地测量学》陈建等编课程学习的具体要求第一章绪论

第一章绪论

§1大地测量学的定义和作用§2大地测量学的基本体系和内容§3大地测量学的发展简史及展望

§1大地测量学的定义和作用

1.1大地测量学的定义

大地测量学是指在一定的时间与空间参考系中，测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，为人类活动提供地球空间信息的一门学科。

经典大地测量：在一定范围内测绘地球，研究其形状、大小及其外部重力场。但研究范围小，不适动态监测。

现代大地测量：以空间测绘技术(人造地球卫星、空间探测器)为主要特征，研究空间精密定位理论、技术与方法。

1.2大地测量学的作用大地测量学是一切测绘科学技术的基础，在国民经济建设中发挥着基础性的作用。如交通運輸、工程建設、土地管理、城市建設等

土地规划与城镇建设高速铁路建设大地测量学在防灾，减灾，救灾及环境监测、评价与保护中发挥着特殊作用。如地震、山体滑坡、交通事故等的監測與救援。三峡库区滑坡监测GPS大坝监测大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障。如:卫星、导弹、航天飞机、宇宙探测器等发射、制导、跟踪、返回工作需要大地测量作保证。大地测量在地球科学研究中的地位显得越来越重要。综合各种大地测量技术与方法，能以高空间分辨率与时间分辨率测定全球、地区或局部的地壳运动，与其它地学学科一起共同揭示地球内部的奥秘。大地测量是其它测绘分支学科的基础。该学科的发展极大的影响其它学科的发展。§2大地测量学基本体系和内容

2.1大地测量学的基本体系

应用大地测量、椭球大地测量、天文大地测量、大地重力测量、测量平差等；新分支：海样大地测量、行星大地测量、卫星大地测量、地球动力学、惯性大地测量。大地测量的基本体系概括为以下三个分支几何大地测量学（即天文大地测量学）

基本任务：确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。

主要内容：国家大地测量控制网(包括平面控制网和高程控制网)建立的基本原理和方法，精密角度测量，距离测量，水准测量；地球椭球数学性质，椭球面上测量计算，椭球数学投影变换以及地球椭球几何参数的数学模型等。物理大地测量学：即理论大地测量学

基本任务：是用物理方法(重力测量)确定地球形状及其外部重力场。

主要内容：包括位理论，地球重力场，重力测量及其归算，推求地球形状及外部重力场的理论与方法。空间大地测量学：

主要研究以人造地球卫星、空间探测器为代表的空间大地测量的理论、技术与方法。2.2大地测量学的基本内容

确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化，研究地壳形变(包括垂直升降及水平位移)，测定极移以及海洋水面地形及其变化等。研究月球及太阳系行星的形状及重力场。

建立和维持国家和全球的测绘基准、坐标系统（天文大地水平控制网、工程控制网和精密水准网以及海洋大地控制网），以满足国民经济和国防建设的需要。

研究为获得高精度测量成果的仪器和技术方法。研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关大地测量计算。研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网的数据处理的理论和方法，测量数据库建立及应用等。

现代大地测量的特征：

⑴研究范围大（全球：如地球两极、海洋）⑵从静态到动态，从地球内部结构到动力过程。

⑶观测精度高，相对精度达到10-8~10-9，绝对精度毫米。⑷测量与数据处理周期短，但数据处理越来越复杂。

§3大地测量学发展简史及展望

3.1大地测量学的发展简史

第一阶段：地球圆球阶段

从远古至17世纪，人们用天文方法得到地面上同一子午线上两点的纬度差，用大地法得到对应的子午圈弧长，从而推得地球半径（弧度测量）。

第二阶段：地球椭球阶段

从17世纪至19世纪下半叶，在这将近200年期间，人们把地球作为圆球的认识推进到向两极略扁的椭球。

球形地球公元前６世纪希腊毕达哥拉斯提出“地圆说”

扁球形地球１６８７牛顿提出“地扁说”大地测量仪器：望远镜，游标尺，十字丝，测微器；大地测量方法：1615年荷兰斯涅耳(W.Snell)首创三角测量法;行星运动定律：1619年德国的开普勒发表了行星运动三大定律；重力测量：1673年荷兰的惠更斯提出用摆进行重力测量的原理；英国物理学家牛顿(L.Newton)提出地球特征：1）是两极扁平的旋转椭球，其扁率等于1/230；2）重力加速度由赤道向两极与sin２φ(φ——地理纬度)成比例地增加。几何大地测量标志性成果：

1)长度单位的建立：子午圈弧长的四千万分之一作为长度单位为1m。2)最小二乘法的提出：法国的勒让德，德国的高斯.3)椭球大地测量学的形成：解决了椭球上测量计算问题。4)弧度测量大规模展开。主要有以英、法、西班牙为代表的西欧弧度测量，以及德国、俄国、美国等为代表的三角测量。5)推算了不同的地球椭球参数。如贝赛尔、克拉克椭球参数。物理大地测量标志性成就：克莱罗定理的提出：法国学者克莱罗(A.C.Clairaut)假设地球是由许多密度不同的均匀物质层圈组成的椭球体，这些椭球面都是重力等位面(即水准面)。该椭球面上纬度φ的一点的重力加速度按下式计算：重力位函数的提出：为了确定重力与地球形状的关系，法国的勒让德提出了位函数的概念。所谓位函数，即是有这种性质的函数：在一个参考坐标系中，引力位对被吸引点三个坐标方向的一阶导数等于引力在该方向上的分力。研究地球形状可借助于研究等位面。因此，位函数把地球形状和重力场紧密地联系在一起。地壳均衡学说的提出：英国的普拉特(J.H.Pratt)和艾黎(G.B.Airy)几乎同时提出地壳均衡学说，根据地壳均衡学说可导出均衡重力异常以用于重力归算。重力测量有了进展。设计和生产了用于绝对重力测量以及用于相对重力测量的便携式摆仪。极大地推动了重力测量的发展。几何大地测量学进展：

天文大地网的布设有了重大发展。全球三大天文大地网的建立（1800－1900印度，一等三角网2万公里，平均边长45公里；1911－1935美国一等7万公里；1924-1950苏联，7万多公里)因瓦基线尺出现，平行玻璃板测微器水准仪及因瓦水准尺使用。

第三阶段：大地水准面阶段

从19世纪下半叶至20世纪40年代，人们将对椭球的认识发展到是大地水准面包围的大地体。

梨形地球20世纪50年代卫星大地测量物理大地测量在这阶段的进展

1.大地测量边值问题理论的提出

英国学者斯托克司(G.G.Stokes)把真正的地球重力位分为正常重力位和扰动位两部分，实际的重力分为正常重力和重力异常两部分，在某些假定条件下进行简化，通过重力异常的积分，提出了以大地水准面为边界面的扰动位计算公式和大地水准面起伏公式。后来，荷兰学者维宁·曼尼兹(F.A.VeningMeinesz)根据斯托克司公式推出了以大地水准面为参考面的垂线偏差公式。

2.提出了新的椭球参数

赫尔默特椭球、海福特椭球、克拉索夫斯基椭球等。我国高精度天文大地网的建立

1951-1975年：一等三角点5万多个，全长7.5多万公里，二等锁，一等导线等，1972－1982年平差数据处理，1980国家大地坐标系。我国高精度重力网的建立

1981年开始绝对与相对重力测量，11个绝对重力点（基准点），40多个（基本点），重力网的平差，1985年国家重力基本网形成。

主要技术

EDM,

GPS,VLBI:SLR;INS:

20世纪下半叶，以电磁波测距、人造地球卫星定位系统及甚长基线干涉测量等为代表的新的测量技术的出现，给传统的大地测量带来了革命性的变革，大地测量学进入了以空间测量技术为代表的现代大地测量发展的新时期。第四阶段：现代大地测量新时期

3.2大地测量的展望全球卫星定位系统(GPS)，激光测卫(SLR)以及甚长基线干涉测量(VLBI),惯性测量统(INS)是主导本学科发展的主要空间大地测量技术

用卫星测量、激光测卫及甚长基线干涉测量等空间大地测量技术建立大规模、高精度、多用途的空间大地测量控制网，是确定地球基本参数及其重力场，建立大地基准参考框架，监测地壳形变，保证空间技术及战略武器发展的地面基准等科技任务的主要技术方案。精化地球重力场模型是大地测量学的重要发展目标。

第二章坐标与时间系统天文学的基本概念地球运转可分为四类：1）与银河系一起在宇宙中运动；2)在银河系内与太阳一起旋转；3)与其它行星一起绕太阳旋转(地球公转-周年视运动）；4)地球的自转（周日视运动）。2.1地球的运动所谓天球，是指以地球质心O为中心，半径r为任意长度的一个假想的球体。在天文学中，通常把天体投影到天球的球面上，并利用球面坐标来表达或研究天体的位置及天体之间的关系。天球的概念地球的运转2.1地球的运动

天轴与天极:地球自转轴的延伸直线为天轴，天轴与天球的交点PN和PS称为天极，其中PN称为北天极，PS为南天极。

天球赤道面与天球赤道:通过地球质心O与天轴垂直的平面称为天球赤道面。天球赤道面与地球赤道面相重合。该赤道面与天球相交的大圆称为天球赤道。天球的参考点、线、面2.1地球的运动（续）天球子午面与子午圈:含天轴并通过任一点铅垂线的平面，称为天球子午面，天球子午面与天球相交的大园称为天球子午圈。时圈:通过天轴的平面与天球相交的大圆均称为时圈。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:通过天球中心，且垂直于黄道面的直线与天球的交点，称为黄极。其中靠近北天极的交点称为北黄极，靠近南天极的交点称为南黄极。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:

地球的中心至天体的连线与天球赤道面的夹角称为赤纬,春分点的天球子午面与过天体的天球子午面的夹角为赤经。2.1地球的运动（续）北天极南黄极北黄极天球子午圈天轴南天极春分点赤纬赤经黄赤交角天球的参考点、线、面和园

1、地球的公转

开普勒三大运动定律：

—运动的轨迹是椭圆，太阳位于其椭圆的一个焦点上；—在单位时间内扫过的面积相等；

—运动的周期的平方与轨道的长半轴的立方的比为常数。2.1地球的运动（续）开普勒三大定律决定了地球绕太阳旋转的特征：1）椭圆轨道（黄道）2）轨道上运动速度，近日点14710km,远日点15210km.3)运行时间由长半轴大小决定，一恒星年。

2、地球的自转

(1)地轴方向相对于空间变化岁差和章动

地球自转轴在空间的变化，是日月引力的共同结果。使得地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，类似于旋转陀螺，形成一个倒圆锥体(见图),其锥角等于黄赤交角ε=23.5º

，旋转周期为26000年，这种运动称为日月岁差，其它行星对地球的微小引力，不足以改变地轴的方向，但使黄道面产生微小变化，导致春分点位置产生微小变化，这种现象为行星岁差，统称为岁差，是地轴方向相对于空间的长周期运动。岁差使春分点每年向西移动50.3″2.1地球的运动（续）2.1地球的运动（续）

月球绕地球旋转的轨道称为白道，月球运行的轨道以及月地之间距离是不断变化的，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致北天极在天球上绕黄极旋转的轨道不是平滑的小园，而是类似园的波浪曲线向西运动，即地球旋转轴在岁差的基础上叠加周期为18.6年且振幅为9.21″的短周期运动。这种现象称为章动。

考虑岁差和章动的共同影响：

真（瞬时）旋转轴

真（瞬时）天极

真（瞬时）天球赤道

真（瞬时）春分点考虑岁差的影响：瞬时平天极。2.1地球的运动（续）

(2)地轴相对于地球本身相对位置变化（极移）

地球自转轴存在相对于地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象称为极移。某一观测瞬间地球极所在的位置称为瞬时极，某段时间内地极的平均位置称为平极。1967年天文联合会(IAU)和大地测量与地球物理联合会(IUGG)采用国际上5个纬度服务(ILS)站以1900～1905年的观测结果，定义一个1903.0平极，通常称为国际协议原点CIO

(ConventionalInternationalOrigin)

2.1地球的运动（续）国际极移服务(IPMS,1962)和国际时间局(BIH,1919)等机构分别用不同的方法得到协议地球极（CTP），1984.0为参考历元的CPT被广泛使用，WGS1984、ITRF框架采用BIH1984.0的CPT作为Z轴的指向。与CIO相应的地球赤道面称为协议赤道面。2.1地球的运动（续）(3)地球自转速度变化（日长变化）

地球自转不是均匀的，存在着多种短周期变化和长期变化，短周期变化是由于地球周期性潮汐影响，长期变化表现为地球自转速度缓慢变小。地球的自转速度变化，导致日长的视扰动和缓慢变长，从而使以地球自转为基准的时间尺度产生变化。Y(West)X(Greenwich)2.1地球的运动（续）2.2时间系统

大地测量学研究的对象是随时间变化的，其观测量与时间密切相关。在卫星导航与定位中时间是重要参数。时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。时间是物质运动过程的连续的表现，选择测量时间单位的基本原则是选取一种物质的运动。时间的特点是连续、均匀。地球定向参数EOP):描述地球自转运动规律(岁差、章动、极移、自转速度变化)的参数。地球自转参数(ERP)：描述地球自转速度变化的参数和描述极移的参数。

EOP=ERP+岁差+章动其数值可以在国际地球旋转服务(IERS)网站()上得到。周期运动满足如下三项要求，可以作为计量时间的方法。运动是连续的；

运动的周期具有足够的稳定性；

运动是可观测的。选取的物理对象不同，时间的定义不同:地球自转、公转、物质的振动等都可作为计量时间的方法。几种较常用时间系统：恒星时（ST=SiderealTime)；平太阳时(MT)世界时；历书时与力学时；原子时协调世界时GPS时间系统2.2时间系统恒星时(ST=SiderealTime)以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定的时间，称为恒星时。春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔为一个恒星日，分为24个恒星时，某一地点的地方恒星时，在数值上等于春分点相对于这一地方子午圈的时角。上中天：天体经过某地子午圈为天体中天，过上子午圈为上中天。

地方真恒星时(LAST)、地方平恒星时(LMST)、格林尼治真恒星时(GAST)、格林尼治平恒星时(GMST)之间的关系：

2.2时间系统2.2时间系统(续)2.2时间系统(续)

由于岁差与章动的影响，春分点分为真春分点与平春分点，恒星时分为真恒星时(LAST)与平恒星时(LMST)。式中：为黄经章动;为黄赤交角为J2000.0至计算历元间的儒略世纪数。2.2时间系统(续)世界时UT（UniversalTime）以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的时间，称为真太阳时。真太阳日就是真太阳连续两次经过某地的上中天（上子午圈）所经历的时间。

地球绕太阳公转的速度不均匀。近日点快、远日点慢。真太阳日在近日点最长、远日点最短。太阳的周年视运动

地球的公转速度不断变化，在轨道的任何地方真太阳日彼此都不相等。假设以平太阳为参考点，其速度等于真太阳周年运动的平均速度。平太阳连续两次经过同一子午圈的时间间隔，称为一个平太阳日AqBq时间系统(续)1回归年长＝365.2422平太阳日＝366.2422恒星日1平太阳日＝（1＋1/365.2422)恒星日民用中采用：整年为365天，闰年为366天（每4年闰一年）

平太阳日：以平子夜的瞬时作为时间的起算零点。平太阳两次经过春分点的时间间隔为一回归年

。以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。未经任何改正的世界时表示为UT0，经过极移改正的世界时表示为UT1，进一步经过地球自转速度的季节性改正后的世界时表示为UT2。UT1=UT0+Δλ,UT2=UT1+ΔT

儒略日JD=JulianDay:

一种不用年﹑月的长期计日法。儒略日的定义的起点：公元前4713年1月1日格林尼治时间平午(世界时12:00)，以平太阳日连续计算.其计算方法很多，参考相关教材。J2000.0（2000年1月1日112时）相应的儒略日为2451545.0。1900年3月以后的格林尼治午正的儒略日计算方法：

通常采用简化儒略日MJD：MJD=JD-2400000.5

MJD相应的起点是1858年11月17日世界时0时。36525个平太阳日称为一个儒略世纪。时间系统(续)时间系统(续)

儒略历:

公元前46年，罗马执政官儒略·凯撒颁布儒略历，平年365天，闰年366天。除2月外，单数月份31天，偶数月份30天。2月份平年29天，闰年30天。每隔3年置一闰年，每年的平均长度是365.25天.

缺点：(365.25-365.2422)*400=3.1244（天）

奥古斯都历:

儒略·凯撒的侄子屋大维修改儒略历。将8月改成31天，将9、10、11、12月的大小月对换，并从2月份扣去一天，成为平年28天，闰年29天。

历书的来历：时间系统(续)公历的特点：平均年长度：(365*400+97)/400=365.2425天。与回归年差：(365.2425-365.242189)*400=0.1244。3300年内：(365.2425-365.242189)*3300=1

天。

格里高利历（格利历）—公历

公元1582年3月1日，罗马教皇格里高利十三世颁布了格里高利历，规定凡是不能被4整除的世纪年（即年末尾数字为两个零的年份，如1600、1700）都不能算作闰年，则正好每400年去掉3天，在公历中，每400年有97个闰年。格利历是目前全世界通用的公历，我国从1912起采用。时间系统(续)历书时ET=Ephemeristime在天文年历中，计算与观测采用时间单位不同，观测所得天体位置与计算出来的天体位置有差异。1958年第10届IAU决定，自1960年起开始以地球公转运动为基准的历书时来量度时间，用历书时系统代替世界时。定义地球两次通过春分点的时间间隔为1回归年，等于365.2422平太阳日，起始历元定为1900年1月1日12时，秒长规定为1900年1月1日12时整回归年长度的1／31556925.9747，据此描述天体运动及编制天体年历表。

时间系统(续)在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论建立的运动方程编写，根据广义相对论，太阳质心系与地球质心系的时间不相同，1976年IAU定义了两坐标系的时间TDB与TDT。其独立变量是以时间为参数,定义为力学时。TDT和TDB可以看作是ET分别在两个坐标系中的实现，TDT代替了过去的ET。地球质心力学时的基本单位国际秒制，与原子时的尺度相同,TDT的计量采用原子钟实现。

IAU规定：1977年1月1日原子时（TAI）0时与地球力学时严格对应，两者的起点不同，其关系式为

TDT=TAI+32.184。力学时DT=Dynamicaltine时间系统(续)原子时(AT)原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。原子时的基本单位是原子时秒。

定义：在零磁场下，位于海平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射192631770周所持续的时间为原子时秒，规定为国际单位制中的时间单位。

原子时原点定义：1958年1月1日UT2的0时。

AT=UT2－0.0039(s)地球自转的不均性，原子时与世界时的误差逐年积累。时间系统(续)协调世界时(UTC)原子时与地球自转没有直接联系，由于地球自转速度长期变慢的趋势，原子时与世界时的差异将逐渐变大，秒长不等，大约每年相差1秒，便于日常使用，协调好两者的关系，建立以原子时秒长为计量单位、在时刻上与平太阳时之差小于0.9秒的时间系统，称之为世界协调时(UTC)。当大于0.9秒，采用12月31日或6月30日调秒。调秒由国际计量局来确定公布。世界各国发布的时号均以UTC为准。

TAI=UTC+1×n(秒）时间系统(续)GPS时间系统时间的计量对于卫星定轨、地面点与卫星之间距离测量至关重要，精确定时设备是导航定位卫星的重要组成部分。GPS的时间系统采用基于美国海军观测实验室USNO维持的原子时称为GPST，它与国际原子的原点不同，瞬时相差一常量：

TAI－GPST=19(s)GPST的起点规定1980年1月6日0时GPS与UTC相等。

GPST=UTC+1×n-19

GPST与UTC的关系：

1cm点位误差时间的精度要求：dT1≤2x10-5SdT2≤1x10-6SdT3≤1x10-10S时间系统(续)

基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数（如参考椭球的长短半轴），以及参考椭球在空间中的定位及定向，还包括描述这些位置时所采用的单位长度的定义。测量常用的基准包括平面基准、高程基准、重力基准

等。

2.3.1基本概念1、大地基准2、天球(见前面补充内容）2.3坐标系统大地测量系统与参考框架

大地测量系统：地测量起算基准、尺度标准及其实现方式（理论、模型与方法）构成大地测量系统。大地测量参考系统是通过大地测量参考框架实现。

大地测量参考框架：通过大地测量手段，由固定在地面上的点所构成的大地网(点）按大地测量系统所规定的模式构建的，是大地测量系统的具体实现。大地测量系统是总体概念，大地测量参考框架是大地测量系统的具体的应用形式。

大地测量系统包括：坐标系统、高程系统、重力参考系统。大地测量参考框架包括：坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架。3、大地测量参考系统与大地测量参考框架

坐标参考系统与坐标参考框架坐标参考系统：天球坐标系：用于研究天体和人造卫星的定位与运动。2.3坐标系统(续)天球坐标系地球坐标系地球坐标系：用于研究地球上物体的定位与运动。是以旋转椭球为参照体建立的坐标系统，根据其原点的位置不同，分为参心坐标系统与地心坐标系统，分为大地坐标系和空间直角坐标系两种形式。坐标参考框架：2.3坐标系统(续)传统测量坐标参考框架是由天文大地网来实现的，一般定义在参心坐标系中，是一种区域、二维、静态的地球参考框架。50~80年代，建立了北京1954参心坐标参考框架、西安1980参心坐标参考框架。国家平面坐标参考框架按控制网的等级和施测精度分为一、二、三、四等网，包含三角点、导线点共计15万多个。新一代坐标参考框架为2000国家GPS控制网。该网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，通过联合处理建立了CGCS2000，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。高程参考系统与参考框架高程基准：

区域性高程基准可以由验潮站的长期平均海水面来确定，通常定义该平均海水面的高程为零。平均海水面通常称为高程的基准面。

高程基准面的确定：在地面上预先设置一固定点（组），利用精密水准测量联测固定点与该平均海水面的高差，从而确定该固定点（组)的海拔高程。该固定点称为水准原点。水准原点的高程就是区域性水准测量的起算点。国家高程基准：

1987年以前,“1956年国家高程基准”.水准原点高程为72.289m

1988年1月1日,“1985国家高程基准”,水准原点的高程为72.260.“1985国家高程基准”的平均海水面比“1956年国家高程基准”的平均海水面高0.029m。

高程系统与参考框架

高程系统与参考框架

常用的高程系统有大地高系统、正高系统和正常高系统。

大地高系统：是以参考椭球面为基准面的高程系统。大地高也称为椭球高，大地高一般用符号H表示。同一个点，在不同的基准下，具有不同的大地高。正高系统：是以大地水准面为基准面的高程系统。点的正高是该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离。正常高系统：是以似大地水准面为基准的高程系统。点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与似大地水准面的交点之间的距离。

高程参考系统国家高程系统:

正常高系统

。GeoidEllipsoidNhTopographyOceanHGeodeticHeightOrthometricHeightGeoidHeight83高程框架是高程系统的实现。我国高程框架由全国高精度水准网实现，以黄海高程基准为起算基准,以正常高系统为水准高差的传递方式。水准高程框架分为四个等级,为国家一、二、三、四等水准控制网。框架点的正常高采用逐级控制布设,其现势性通过一等水准网的定期复测和二等网的部分复测来维护。①第一期主要是1976年以前完成的,以1956年黄海高程基准起算的各等级水准网；②第二期主要是1976年至1990年完成,以“1985国家高程基准”起算的国家一、二等水准网;

高程系统与参考框架高程参考框架③第三期是1990年以后国家一等水准网的复测和局部地区二等水准网的复测,现已完成外业观测和内业平差计算工作,成果已提供使用。高程框架的另一种形式可以通过似大地水准面来实现。高程系统与参考框架广东省一二等水准路线略图重力参考系统与重力测量框架重力基准和参考系统

重力基准是标定一个国家或地区重力值的标准。20世纪70年代以前我国采用波茨坦重力基准，重力参考系统采用克拉索夫斯基椭球常数。80年我国重力基准采用经国际比对的高精度相对重力仪自行测定，参考系统是IUGG75椭球常数。21世纪初，我国采用高精度绝对和相对重力仪测定我国新的重力基准，目前重力基准的参考系统采用GRS80椭球常数。重力参考框架

重力参考框架由分布在我国的若干绝对重力点和相对重力点构成的重力网，以及用做相对重力尺度标准的若干重力长短基线构成。

重力参考系统与框架

重力测量基本概念（补充）重力基准点：用高精度绝对重力仪测定其重力值，国家重力控制网的起算基准点。重力基准：国家重力控制网中的基准点构成国家重力基准。重力基本点；以基准点为起算点，通过相对重力仪联测与整体平差确定的重力控制点。引点：从基本点一等点按同等级联测精度以支线联测的重力点。段差：重力测量中，相邻两个点间的重力差。测线：闭合测线与附合测线。

重力参考框架的现状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个重力基本点与基本点引点112个。重力参考系统与框架2.3坐标系统(续)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。

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。椭球定位:

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。4、椭球定位和定向概念2.3坐标系统(续)2.3.2惯性坐标系(CIS)与协议坐标系惯性坐标系：指在空间固定不动或做匀速直线运动的坐标系。协议惯性坐标系：由于地球的旋转轴是不断变化的，通常约定某一刻t0作为参考历元，把该时刻对应的瞬时自转轴经岁差和章动改正后的指向作为Z轴，以对应的春分点为X轴的指向点，以XOY的垂直方向为Y轴建立天球坐标系，称为协议天球坐标系或协议惯性坐标系CIS(ConventionalInertialSystem)

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。坐标系统(续)国际大地测量协会IAG和国际天文学联合会IAU决定，从1984年1月1日起采用以J2000.0(2000年1月1日12时)的平赤道和平春分点为依据的协议天球坐标系.协议天球坐标系瞬时平天球标系瞬时真天球标系协议天球坐标系转换到瞬时平天球坐标系

协议天球坐标系与瞬时平天球坐标系的差异是岁差导致的Z轴方向发生变化产生的，通过对协议天球坐标系的坐标轴旋转，就可以实现两者之间的坐标变换。坐标系统(续)坐标系统(续)为观测历元t的儒略日。P为岁差旋转矩阵，为岁差参数。坐标系统(续)瞬时平天球坐标转换到瞬时真天球坐标瞬时真天球坐标系与瞬时平天球坐标系的差异主要是地球自转轴的章动造成的，两者之间的相互转换可以通过章动旋转矩阵来实现。合并上述两式：协议与瞬时天球坐标系的关系式中其它系数从IAU章动表中得到。坐标系统(续)坐标系统(续)2.3.3地固坐标系（地球坐标系）以参考椭球为基准的坐标系，与地球体固连在一起与地球同步运动，参考椭球的中心为原点的坐标系,称为参心地固坐标系。以总地球椭球为基准的坐标系.与地球体固连在一起且与地球同步运动，地心为原点的坐标系,又称为地心地固坐标系。

特点：地面上点坐标在地固坐标系中不变（不考虑潮汐、板块运动），在天球坐标系中是变化的(地球自转).坐标系统是由坐标原点位置、坐标轴的指向和尺度所定义的，对于地固坐标系，坐标原点选在参考椭球中心或地心，坐标轴的指向具有一定的选择性，国际上通用的坐标系一般采用协议地极方向CTP)作为Z轴指向，因而称为协议(地固）坐标系。与其相对应坐标系瞬时地球坐标系称为瞬时(地固）坐标系.1）协议地球坐标系与瞬时地球坐标系的转换

——极移的影响；——极移参数的确定；坐标系统(续)极移参数国际地球自转服务组织IERS根据所属台站的观测资料推算得到并以公报形式发布，由此可以实现两种坐标系之间的相互变换。坐标系统(续)2）瞬时地球坐标系与瞬时天球坐标系的关系坐标系统(续)1.协议地球坐标与瞬时地球坐标的关系3.瞬时天球坐标与协议天球坐标的关系2.瞬时地球坐标与瞬时天球坐标的关系

协议地球坐标系与协议天球坐标系的关系

定义：参心坐标系统的原点位于参考椭球体的中心，Z轴即椭球的旋转轴与地球的自转轴平行，X轴指向平行于天文起始子午面的大地子午面与赤道面的交点，Y轴与X和Z轴构成右手坐标系。3）参心坐标系统

参心坐标系的建立：建立地球参心坐标系，需如下几个方面的工作：选择或求定椭球的几何参数(半径a和扁率α)。确定椭球中心的位置(椭球定位)。确定椭球短轴的指向(椭球定向)。建立大地原点。坐标系统(续)坐标系统(续)参考椭球定位、定向与大地原点椭球的定位与定向是建立地球与参考椭球之间的位置关系。具体方法：选择一合适点作为大地原点，在大地原点上进天文观测与高程测量，得到该点天文经纬度与正高，与某一相邻点的天文方位角。以大地原点垂线偏差分量（子午线与卯酉线方向）、大地水准面差距以及三个旋转角等为参数，根据广义垂线偏差公式与广义拉普拉斯方程：坐标系统(续)顾及到双平行条件，满足：一点定位如果选择大地原点：则大地原点的坐标为：坐标系统(续)广义弧度测量方程:设垂线偏差与大地水准面公式:多点定位：

坐标系统(续)由空间直角坐标与大地坐标的关系，取全微分可得：坐标系统(续)坐标系统(续)因为两个不同空间直角坐标系的关系满足（七参数模型）：由上式舍弃旋转角与尺度差乘积的二次项可得：坐标系统(续)坐标系统(续)上式称为广义弧度测量方程。特殊情况下：多点定位满足下列条件坐标系统(续)

多点定位的过程：1)由广义弧度测量方程，采用最小二乘法求参数；椭球参数:旋转参数:新的椭球参数：2)由广义弧度测量方程计算大地原点；3)广义垂线偏差公式与广义拉普拉斯方程计算。大地原点也叫大地基准点或大地起算点，参考椭球参数和大地原点上的起算数据的确立是一个参心大地坐标系建成的标志。

坐标系统(续)大地原点和大地起算数据大地原点的作用？1954年北京坐标系1954年北京坐标系是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点在前苏联的普尔科沃。相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。

坐标系统(续)1954年北京坐标系的特点:1）参心坐标；2）克拉索夫斯基椭球；3）多点定位；4）原点在普尔科沃；5）高程异常以苏联1955平差结果为起算值，沿我国天文水准路线推算得到。1954年北京坐标系的缺限:椭球参数有较大误差。参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达+68m。几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。定向不明确。按最小二乘法求大地原点的起算数据.坐标系统(续)

1980年国家大地坐标系

建立的方法：1980和1954年北京坐标系的成果是不同的。差异在于它们各属不同椭球、不同的椭球定位与定向，前者是经过整体平差，而后者只是作了局部平差。

坐标系统(续)1980年国家大地坐标系的特点：

采用1975年国际大地测量与地球物理联合会IUGG第16届大会上推荐的4个椭球基本参数。长半径a=6378140m,

地心引力常数GM=3.986005×1014m3/s2重力场二阶带球谐系数J2=1.08263×10-8自转角速度ω=7.292115×10-5rad/s在1954年北京坐标系基础上建立起来的。椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，多点定位。定向明确。椭球短轴平行于地球质心指向地极原点JYD1968.0的方向。大地原点地处我国中部，位于西安市以北60km处的泾阳县永乐镇，简称西安原点。

大地高程基准采用1956年黄海高程系。坐标系统(续)新1954年北京坐标系(BJ54新)

新1954年北京坐标系,是在GDZ80基础上，改变GDZ80相对应的IUGG1975椭球几何参数为克拉索夫斯基椭球参数，并将坐标原点(椭球中心)平移,使坐标轴保持平行而建立起来的。坐标系统(续)

BJ54新的特点是：采用克拉索夫斯基椭球参数。采用多点定位。定向明确，坐标轴与GDZ80相平行，椭球短轴平行于地球质心指向1968.0地极原点的方向。

大地原点与GDZ80相同，但大地起算数据不同。高程基准采用1956年黄海高程系。

与BJ54相比，所采用的椭球参数相同，其定位相近，但定向不同。坐标系统(续)地心坐标系统满足以下四个条件：原点位于整个地球的质心（包括海洋和大气）尺度是相对论意义下某一局部地球框架内的尺度。定向为国际时间局测定的某一历元的协议地极和零子午线，称为地球的定向参数EOP。定向随时间的演变满足地壳无整体的约束条件。通俗化的定义：原点位于地球的质心;Z轴与X轴的定向某一历元的EOP参数确定;Y轴与X、Z构成空间右手坐标系。4）地心坐标系统坐标系统(续)地心地固坐标系的建立方法:通过一定的资料，包括地心系统和参心系统的资料，求得地心和参心坐标系之间的转换参数，然后按其转换参数和参心坐标，间接求得点的地心坐标的方法。通过一定的观测资料(如天文、重力资料、卫星观测资料等)，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等。大地测量基准常数

·间接法·直接法大地测量基准常数是指与地球一起旋转且和地球表面最佳吻合的旋转椭球（即地球椭球）的几何与物理参数。坐标系统(续)地球椭球的几何和物理属性可由四个基本常数完全确定赤道半径（椭球长半径）地心引力常数（大气质量）地球重力场二阶带谐系数地球自转角速度

GRS80椭球的基本常数为：

目前通常采用正常化二阶带球谐系数代替

两者关系为：国际大地测量与地球物理联合会(IUGG)分别于1971,1975,1979年推荐了三组大地测量常数，对应于大地测量系统GRS67、IUGG75、GRS80。我国西安1980坐标系统采用IUGG75大地测量常数，目前广泛使用的常数是GRS80大地测量常数。坐标系统(续)

1）参心坐标参考框架

坐标参考框架我国天文大地网简介:

20世纪50年代初，60年代末基本完成，先后共布设一等三角锁401条，一等三角点6182个，构成121个一等锁环，锁系长达7.3万km。一等导线点312个，构成10个导线环，总长约1万km。

1982年完成天文大地网的整体平差工作。网中包括一等三角锁系，二等三角网，部分三等网，总共约有5万个大地控制点，30万个观测量的天文大地网。平差结果：网中离大地点最远点的点位中误差为±0.9m，一等观测方向中误差为±0.46″。

坐标系统(续)2）地心坐标参考框架国际地面参考框架（ITRF）是国际地面参考系统的实现,采用甚长基线干涉（VLBI）、激光测卫SLR、激光测月LLR、DORIS技术,

GPS技术等空间大地测量技术,利用全球观测站点进行观测与分析,经数据处理得到ITRF点（地面观测站）的站坐标和速度场等。目前ITRF是全球公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框架。（1)国际地球参考系统(ITRS)与ITRF国际地球自转服务IERS(InternationalEarthRotationService)

1988年:IUGG+IAU→IERS（IBH+IPMS）IERS的任务主要有以下几个方面：维持国际天球参考系统(ICRS)和框架(ICRF)；维持国际地球参考系统(ITRS)和框架(ITRF)；提供及时准确的地球自转参数(EOP)。

坐标系统(续)

IERS观测数据与分析机构：VLBI分析中心：GSFC:Goddardspaceflightcenter戈达德空间宇航中心GIUB:波恩大学大地测量学院NOAA:美国海洋大气局

JPL:Jetpropulsionlaboratory美国喷气实验室SLR分析中心:CSR:Centerspaceresearch克萨斯大学空间研究中心GSFC:Goddardspaceflightcenter戈达德空间宇航中心DORIS分析中心:GRGS:法国空间大地测量研究所CSR:Centerspaceresearch克萨斯大学空间研究中心IGN:法国国家地理研究所

坐标系统(续)坐标系统(续)GPS分析中心:EMR:加拿大天然能源GFZ:徳国地球科学研究所CODE:欧洲轨道测量中心ESA:EuropeanSpaceAgency欧洲空间局NGS:NationalGeodeticSurvey美国大地测量局JPT:Jetpropulsionlaboratory美国喷气实验室SIO:美国斯克里普思海洋研究所国际地球参考系统(ITRS)ITRS是一种协议地球参考系统(CTRS),定义为：CTRS的原点为地心，并且是指包括海洋和大气在内的整个地球的质心；CTRS的长度单位为米(m)，并且是在广义相对论框架下的定义；CTRS的定向Z轴从地心指向BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)；X轴从地心指向格林尼治平均子午面与CTP赤道的交点；Y轴与XOZ平面垂直而构成右手坐标系；CTRS的定向随时演变满足地壳无整体旋转NNR条件的板块运动模型国际地球参考系统ITRSITRF是ITRS的具体实现,

自1988年起，IERS已经发布ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF91、ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、ITRF2000、ITRF2005、TRF2008等全球参考框架。ITRF是通过框架的定向、原点、尺度和框架时间演变基准的明确定义来实现的。ITRF2000的站坐标与速度:StationPositions(m)atEpoch1997.0andVelocities(m/y)BJFS-2148743.7844426641.2364044655.935-.0444.0141-.0013WUHN-2267749.1625009154.3253221290.762-.0325-.0077-.0119国际地球参考框架(ITRF)SOLUTIONT1T2T3DR1R2R3EPOCHcmcmcmppb.001“.001“.001".......RATEST1T2T3DR1R2R3cmcmcmppb.001".001“.001“/y--------------------------------------------------------------------ITRF970.670.61-1.851.550.000.000.001997.00.00-0.06-0.140.010.000.000.02ITRF960.670.61-1.851.550.000.000.001997.00.00-0.06-0.140.010.000.000.02ITRF940.670.61-1.851.550.000.000.001997.00.00-0.06-0.140.010.000.000.02国际地球参考框架(ITRF)ITRF2000坐标转换为以前框架坐标的转换参数：1324全球ITRF站点分布图国际地球参考框架(ITRF)1324中国及其周边ITRF站点分布图国际地球参考框架(ITRF)WGS84地心坐标系

WGS84的定义：WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地极方向，X轴指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。（2)WGS-84世界大地坐标系

20世纪60年代美国、苏联等国家利用卫星观测资料开展建立地心坐标的研究，美国国防部先后建立WGS60、WGS66、WGS72，从1984年起，经过修订与完善建立较精确的地心坐标系统WGS84.WGS84最初是采用美国海军的TRANSIT导航卫星系统的多普勒观测数据所建立的（1987年），主要为导航服务，精度较低，约为1～2m。

4个基本参数：

长半轴：

地球引力常数：

正常化二阶带球谐系数：

地球自转角速度：

其它基本参数：

极点正常重力：

赤道正常重力：

第二偏心率平方：

第一扁心率平方：

地球扁率：

WGS84坐标系基本参数为改善WGS-84系统的精度，1994年6月，由美国国防制图局DMA(DefenceMappingAgency)和美国空军(AirForce)在全球的10个GPS跟踪站的数据加上部分IGS站(InternationalGPSServiceforGeodynamics)的ITRF91数据，进行联合处理，以IGS站在ITRF91框架下的站坐标为固定值，重新计算了这些全球跟踪站在1994.0历元的站坐标，得到了精确的WGS84（G730）坐标参考框架，G表示GPS，730表示GPS周。1996年，WGS84坐标框架再次更新,得到WGS84(G873),坐标参考历元为1997.0。坐标精度与ITRF94框架的差异小于2cm。

2004年1月再次更新，更新后的WGS84(G1150)的站坐标与ITRF2000框架的站坐标差异为几个厘米，参考历元为2001.0。WGS84坐标的更新过程：WGS84地心坐标系为了加强国际间GPS地学研究合作应用，IAG于1993年成立了IGS组织，于1994年1月正式运作。IGS组织主要由全球跟踪站网、数据中心、分析中心和协作分析中心、协调分析中心、中心局及发布中心等几部分组成IGS的基本目标是通过其一系列的产品为地学研究提供支持。其最初提供的产品主要包括：—GPS卫星精密星历，—IGS跟踪站坐标及速度，—地球自转参数，—全球电离层信息。IGS概念：(InternationalGPSServiceforGeodynamics)IGS