第二章 坐标系统与时间系统
第一节 坐标系的类型
1、空固坐标系、地固坐标系；
2、地心坐标系、参心坐标系；
3、空间直角坐标系、球面坐标系、大地坐标系；
4、瞬时坐标系、协议坐标系；
5、二维坐标系、三维坐标系。
第二节 协议天球坐标系
一、天球的基本概念
天球 —— 以地心为球心，以任意长为半
径的球面。
天轴 —— 地球旋转轴。
天极 —— 天轴与天球面的交点。 Pn,
Ps。
天球赤道面 —— 过球心且与天轴垂直的
平面。
黄道面 —— 地球公转轨道所在平面，与
赤道面夹角为 23.5° 。
春分点 —— 太阳从南半球向北半球运行
时，黄道与赤道的交点。
P
P
Π
ε
赤道
黄道
春分点
黄赤交角
s s
n
n
Π
重庆 3月 1日地方时 12点春分点位置
Pn
Ps
天顶
地平面
赤道
北南
东
西
29°30′
重庆3月1日中午12点春分点位置
日
春分点
23.5°
黄道
当天太阳
绕天轴运
行轨道
二、天球坐标系的概念
1）天球空间直角坐标系
原点：地球质量中心
Z轴：指向北天极 Pn
X轴：指向春分点
Y轴：与 X,Z轴构成右手坐标系
2）天球球面坐标系
原点：地球质量中心
赤经 α：天体子午面与春分点子午面
的夹角
赤纬 δ：天体与地心连线和天球赤道
面的夹角
向径 r：天体到地心的距离
X
Y
Z
x
y
z
α
δ
天球坐标系
地心
s
春分点
3）空间直角坐标系与球面坐标系的转换
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z
x
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三、岁差与章动
日月对地球赤道隆起部分的引力作用，使地球旋转轴
在空间的指向发生移动。
岁差,假定月球轨道固定，北天极沿圆形轨道绕北黄极的
运动叫岁差，春分点每年西移 50.2″，周期约为 25800年。
章动,由月球轨道变化引起的北天极沿椭圆形轨道运动叫
章动，椭圆长半径约为 9.2″,18.6年一周期。
平北天极,不考虑章动的北天极。平春分点。
瞬时北天极,绕平北天极 18.6年转一周。真春分点。
岁差与章动
四、协议天球坐标系
1） 瞬时天球坐标系, z轴指向瞬时北天极,x轴指向瞬时春分点
（真春分点）。
2） 平天球坐标系, z轴指向平北天极,x轴指向平春分点。
3） 协议天球坐标系
1984年 1月 1日后，取 2000年 1月 15日的平北天极为协议北天
极,z轴指向协议北天极的天球坐标系称为协议天球坐标系,x轴
指向协议春分点。
4）三者间的 转换,
坐标系的旋转
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Z
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2
+ 0, 0 0 0 0 0 5 1 ° T
3
θ
Z
=0, 5 5 6 7 5 3 0 ° T - 0, 0 0 0 0 1 1 8 5 ° T
2
- 0, 0 0 0 0 1 1 6 ° T
3
ξ
Z
=0, 6 4 0 6 1 6 1 ° T +0, 0 0 0 0 8 3 9 ° T
2
+ 0, 0 0 0 0 0 5 0 T
3
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z
R
T =( t - t
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) 是从标准历元 t
0
到观测历元 t 的儒略世纪数,1 儒略世纪 = 3 6 5 2 5
日
第三节 协议地球坐标系
空间直角坐标系,
原点：一般取地球质心；
Z轴：指向地球北极；
X轴：指向格林威治子午线与地球赤道
的交点；
Y轴：构成右手坐标系。
大地坐标系：
大地经度 L；
大地纬度 B；
大地高 H。
一、地球坐标系的概念
常用的有空间直角坐标系和大地坐标系两种。
空间直角坐标系与大地坐标系的转换
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B
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2
N—— 法线长度,N=a/W；
e—— 地球椭球第一偏心率；
Φ—— 地心纬度，即观测点和地心连线与赤
道面的夹角,tanΦ=Z/（ X2+Y2） 1/2；
W=(1-e2sin2B)1/2;
R—— 地心向径,R=（ X2+Y2+Z2） 1/2。
地极移动
二、协议地球坐标系
Z轴指向 1900~1905年平均地球北极或其它国际协定的地球北极。
应当注意,地极移动与岁差和章动是不同的概念,岁差和章动是指
地球自转轴在空间指向的移动，而地极移动则是指地球北极与地面参照
物的相对移动。
三、地球坐标系与天球坐标系的转换
卫星位置用天球坐标系的坐标表示，而测站点位置用地球坐标系的坐
标表示，要用卫星坐标求测站坐标，需将天球坐标系的坐标转换成地球
坐标系的坐标。
转换的 步骤 是：
协议天球坐标系 —— 平天球坐标系 —— 瞬时天球坐标系 —— 瞬时地球坐标
系 —— 协议地球坐标系。
在转换过程中，因两者的坐标原点一致，故只需多次旋转坐标轴即可。
第四节 地球坐标系的其他表达形式
一、参心坐标系
坐标原点在参考椭圆体中心而不在地球质心
二、站心坐标系
三、平面直角坐标系
高斯投影与横轴墨卡托投影
高斯投影时，中央子午线长度不变，离中央子午线愈远，长度变形愈
大，对于 6° 带，赤道与边界子午线交点处的投影变形为 0.138%。
在投影带宽度不变的情况下，采用横轴墨卡托投影，使中央子午线长
度缩短为原长度的 0.9996倍（通用横轴墨卡托），以减小长度变形的绝对
值。
通用横轴墨卡托投影，对于 6° 带，在 y为 ± 180km范围内长度缩短，
以外长度伸长。
四、地方独立坐标系
在工程测量中，当测区高程大于 160m时，地面长度与参考椭球面
长度相差太大，需建立地方独立坐标系。
建立独立坐标系时，先选一点作原点，该点的坐标与统一坐标一致，
其它各点与原点的坐标增量的绝对值增大 D（ H/R）倍。方法有彭胀法
与平移法两种，彭胀法是对各点与原点的坐标增量加改正。平移法是将
参考椭圆体中心沿原点法线方向平移 H。两种方法计算结果相差很小。
此外，当 y坐标大于 45km时。还需以高斯投影正反算或换带计算更
换投影带中央子午线。
彭胀法与平移法的计算公式
彭胀法：
Δx′= Δx+ Δx.H/R
Δy′=Δy+Δy.H/R
平移法：
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x
x
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0
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0
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第五节 大地测量基准及其转换
一、大地测量基准的概念
大地测量基准 是指描述地球大小、形状和地球在空间定位、定向的参数，
包括 几何参数：长半径 a、地球重力场二阶带谐系数 J2；物理参数,GM,ω；
定向定位参数。
经典大地测量基准是由几何测量确定的，缺少物理参数，现代大地测量
基准是由物理测量确定的，参数齐全。
参数说明
地球重力场二阶带谐系数 J2常用正常化二阶带球谐系数 代替。
5/C 220 J??
扁率 f与地球重力场二阶带谐系数的关系是：
20C
GM
a
m
mJmJmJJmmJJmJf
33
3
2
2
2
2
2
3
2
2
2
2
22
98
9
784
93
98
9
16
27
56
11
14
3
8
9
2
1
2
3
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大地测量坐标系与大地测量基准的异同
大地测量坐标系是理论定义，空间一点在不同坐标系之间转换不
影响点位。
大地测量基准是依据若干观测点的观测数据确定的大地测量坐标
系，因观测有误差，故空间一点在不同基准之间的转换会带来误差。
在多数场合下，两者不加区别。
二、常用大地测量基准
1） WGS-84坐标系
WGS-84坐标系是美国 84年在卫星大地测量的基础上建立的以
地球质心为原点的大地测量基准。大小形状参数见后,Z轴指向 1984
北极,X轴指向 1984格林威治子午线与赤道交点,Y轴与 X,Z轴构成
右手坐标系。
由 GPS卫星发布的星历参数是 WGS-84坐标系的数据，故 GPS测
量时，先求得测站点的 WGS-84坐标，再换算为当地使用的坐标。
2） ITRF参考框架
ITRF是国际地球自转服务局根据分布全球的地面观测站，以最
先进的测量技术获得的数据确定的大地测量基准。是世界公认的精度
最高的大地测量基准。目前尚未普遍采用。但其日后必将代替 WGS-
84。
IERF已发布了 ITRF88,89,90,91,92,93,94,96,97、
2000等多个地心参考框架，椭球参数与 WGS-84相同，定向不同。
网站,http://www.iers.org/
3） 北京 54坐标系
（ 1）克拉索夫斯基椭球，与现代值相差较大；
（ 2）指向不明；
（ 3）参考椭球面与大地水准面差距大；
（ 4）误差积累大；
（ 5）未整体平差，各部分结合部有 2m误差。
4）西安 80坐标系
对国家网进行了整体平差，在我国国内，椭球面与似大地水准
面吻合最好。
Z轴,X轴分别指向 1968北极和格林威治子午线与赤道交点。
存在问题：
? 是局部基准而非全球基准；
? 二维坐标系，不适合卫星定位。
各基准的参数比较
坐标系统
地球椭球
1954年北京坐
标系 1980年西安坐标系
WGS-84世界大地
坐标系
椭球名称 克拉索夫斯基 1980大地坐标系 WGS-84
建成年代 1940 1979 1984
椭球类型 参考椭球 参考椭球 总地球椭球
a（ m） 6378245 6378140 6378137
J2或 C20
(f) －（ 1,298.3） J2,1.08263× 10-3（ 1,298.257）
C20,
-484.16685× 10-6
（ 1,298.257223563
）
GM － 3.986005× 1014 3.986005× 1014
（ rad/s） － 7.292115× 10-5 7.292115× 10-5
三、基准转换
1）七参数法 (适合于空间直角坐标系间转换）
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B
Z
B
X
B
Y
B
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A
Y
A
Z
A
X
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X
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七参数法公式
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2）四参数法（适合于高斯平面坐标间转换）
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3）参数估算
七参数法需已知三个点在两个坐标系中的坐标。
四参数法需已知两个点在两个坐标系中的坐标。
其中 m用测距仪确定也可。
4）地方独立坐标系
地方独立坐标系都是在北京 54或西安 80的基础上进行三项改化，
一是将统一编号的投影带中央子午线移至测区中央，二是将投影面由
参考椭球面改为测区平均高程面，三是高斯投影后将独立坐标系原点
的纵横坐标加一个常数，（ 105-106.25,70,52,300)。转换时，参考椭
球参数除长半径加 H+Δε外，其它参数均不改变。
四,高程基准与大地水准面模型
高程基准有由各国或国际确定的 大地水准面、似大地水准面、参考
椭球面（或地球椭球面） 。大地水准面与参考椭球面（或地球椭球面）之
间有一段距离，而且此距离在各点有不同数值，其变化极不规则。使大地
高与正高或正常高之间难以转换。常用转换方式有以下四种：
1、等值线图法（由大地水准面差距图查取大地水准面差距 Δε,H正 =H-
Δε
2、地球模型法（ EGM96),Δε =f(L,B)
3、高程拟合法,Δε=a+bx+cy+dx2+ey2+fxy
4、区域似大地水准面（ 如图 ）精化法
我国 2000似大地水准面模型 (0.3~0.7m)
青岛市似大地水准面模型（ 17mm)
第六节 时间系统
一、时间的概念
现代测量科技与空间科技紧密结合，测量精度极高。如卫星
定轨、飞机和车辆导航、地球自转与公转、研究地壳升降和板块
运动等问题，不仅要求给出空间位置，而且应给出相应的时间。
现代大地测量基准应是包括时间在内的四维基准。
GPS测量中，时间的意义
? 确定 GPS卫星的在轨位置；
? 确定测站位置；
? 确定地球坐标系与天球坐标系的关系。
时间包括时刻（绝对时间）与时间间隔（相对时间）两个概
念。
测量时间同样需要建立测量基准，包括尺度与原点。可作为
时间基准的运动现象必须是周期性的，且其周期应有复现性和足
够的稳定性。
二、世界时
1）恒星时
以春分点连续两次经过本地子午线的时间间隔为一恒星日，含
24恒星小时。分真春分点地方时、真春分点格林威治时、平春分点
地方时、平春分点格林威治时四种。
2）平太阳时
以平太阳连续两次经过本地子午线的时间间隔为一平太阳日，
含 24平太阳小时。
3）世界时
以子夜为零时起算的格林威治平太阳时，用 UT0表示。与平太
阳时相差 12小时，即
UT0=GAMT+12h
平太阳时和世界时均以地球自转为参照，而地球自转速度是变
化的，包括极移、自转速度季节性变化和逐年变慢等。 1956年引入
极移改正和自转速度季节性变化改正：
UT1=UT0+Δλ
UT2=UT1+ΔTS
加逐年变慢改正。
三、原子时
以铯原子基态两超精细能级的辐射跃迁定义时间尺度，以 1958年 1月 1日
零时的世界时减去 0.0039秒为原点。
原子钟精度极高，目前使用的氢钟精度可达 10-16。
四、协调世界时
尺度用原子时尺度。为了与地球自转运动相吻合，通过润秒方法尽量与
世界时在时刻上接近。今年与 AIT差 32S。
五,GPS时
尺度是原子时秒长，原点取 1980年 1月 6日零时的协调世界时。不润秒。
故与协调世界时时间差逐年增大。
六、时间基准
以一定数目的守时设备确定,GPS时由主控站提供基准。
第一节 坐标系的类型
1、空固坐标系、地固坐标系；
2、地心坐标系、参心坐标系；
3、空间直角坐标系、球面坐标系、大地坐标系；
4、瞬时坐标系、协议坐标系；
5、二维坐标系、三维坐标系。
第二节 协议天球坐标系
一、天球的基本概念
天球 —— 以地心为球心，以任意长为半
径的球面。
天轴 —— 地球旋转轴。
天极 —— 天轴与天球面的交点。 Pn,
Ps。
天球赤道面 —— 过球心且与天轴垂直的
平面。
黄道面 —— 地球公转轨道所在平面，与
赤道面夹角为 23.5° 。
春分点 —— 太阳从南半球向北半球运行
时，黄道与赤道的交点。
P
P
Π
ε
赤道
黄道
春分点
黄赤交角
s s
n
n
Π
重庆 3月 1日地方时 12点春分点位置
Pn
Ps
天顶
地平面
赤道
北南
东
西
29°30′
重庆3月1日中午12点春分点位置
日
春分点
23.5°
黄道
当天太阳
绕天轴运
行轨道
二、天球坐标系的概念
1）天球空间直角坐标系
原点：地球质量中心
Z轴：指向北天极 Pn
X轴：指向春分点
Y轴：与 X,Z轴构成右手坐标系
2）天球球面坐标系
原点：地球质量中心
赤经 α：天体子午面与春分点子午面
的夹角
赤纬 δ：天体与地心连线和天球赤道
面的夹角
向径 r：天体到地心的距离
X
Y
Z
x
y
z
α
δ
天球坐标系
地心
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春分点
3）空间直角坐标系与球面坐标系的转换
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三、岁差与章动
日月对地球赤道隆起部分的引力作用，使地球旋转轴
在空间的指向发生移动。
岁差,假定月球轨道固定，北天极沿圆形轨道绕北黄极的
运动叫岁差，春分点每年西移 50.2″，周期约为 25800年。
章动,由月球轨道变化引起的北天极沿椭圆形轨道运动叫
章动，椭圆长半径约为 9.2″,18.6年一周期。
平北天极,不考虑章动的北天极。平春分点。
瞬时北天极,绕平北天极 18.6年转一周。真春分点。
岁差与章动
四、协议天球坐标系
1） 瞬时天球坐标系, z轴指向瞬时北天极,x轴指向瞬时春分点
（真春分点）。
2） 平天球坐标系, z轴指向平北天极,x轴指向平春分点。
3） 协议天球坐标系
1984年 1月 1日后，取 2000年 1月 15日的平北天极为协议北天
极,z轴指向协议北天极的天球坐标系称为协议天球坐标系,x轴
指向协议春分点。
4）三者间的 转换,
坐标系的旋转
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ξ
Z
=0, 6 4 0 6 1 6 1 ° T +0, 0 0 0 0 8 3 9 ° T
2
+ 0, 0 0 0 0 0 5 0 T
3
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ZZ
ZZ
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Z
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R
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100
0co ssin
0sinco s
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z
R
T =( t - t
0
) 是从标准历元 t
0
到观测历元 t 的儒略世纪数,1 儒略世纪 = 3 6 5 2 5
日
第三节 协议地球坐标系
空间直角坐标系,
原点：一般取地球质心；
Z轴：指向地球北极；
X轴：指向格林威治子午线与地球赤道
的交点；
Y轴：构成右手坐标系。
大地坐标系：
大地经度 L；
大地纬度 B；
大地高 H。
一、地球坐标系的概念
常用的有空间直角坐标系和大地坐标系两种。
空间直角坐标系与大地坐标系的转换
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BHeNL
LBHNY
LBHNX
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2
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N
B
R
H
X
Y
L
W
B
Z
ae
B
c os
c os
a r c t a n
s i n
1t a na r c t a n
2
N—— 法线长度,N=a/W；
e—— 地球椭球第一偏心率；
Φ—— 地心纬度，即观测点和地心连线与赤
道面的夹角,tanΦ=Z/（ X2+Y2） 1/2；
W=(1-e2sin2B)1/2;
R—— 地心向径,R=（ X2+Y2+Z2） 1/2。
地极移动
二、协议地球坐标系
Z轴指向 1900~1905年平均地球北极或其它国际协定的地球北极。
应当注意,地极移动与岁差和章动是不同的概念,岁差和章动是指
地球自转轴在空间指向的移动，而地极移动则是指地球北极与地面参照
物的相对移动。
三、地球坐标系与天球坐标系的转换
卫星位置用天球坐标系的坐标表示，而测站点位置用地球坐标系的坐
标表示，要用卫星坐标求测站坐标，需将天球坐标系的坐标转换成地球
坐标系的坐标。
转换的 步骤 是：
协议天球坐标系 —— 平天球坐标系 —— 瞬时天球坐标系 —— 瞬时地球坐标
系 —— 协议地球坐标系。
在转换过程中，因两者的坐标原点一致，故只需多次旋转坐标轴即可。
第四节 地球坐标系的其他表达形式
一、参心坐标系
坐标原点在参考椭圆体中心而不在地球质心
二、站心坐标系
三、平面直角坐标系
高斯投影与横轴墨卡托投影
高斯投影时，中央子午线长度不变，离中央子午线愈远，长度变形愈
大，对于 6° 带，赤道与边界子午线交点处的投影变形为 0.138%。
在投影带宽度不变的情况下，采用横轴墨卡托投影，使中央子午线长
度缩短为原长度的 0.9996倍（通用横轴墨卡托），以减小长度变形的绝对
值。
通用横轴墨卡托投影，对于 6° 带，在 y为 ± 180km范围内长度缩短，
以外长度伸长。
四、地方独立坐标系
在工程测量中，当测区高程大于 160m时，地面长度与参考椭球面
长度相差太大，需建立地方独立坐标系。
建立独立坐标系时，先选一点作原点，该点的坐标与统一坐标一致，
其它各点与原点的坐标增量的绝对值增大 D（ H/R）倍。方法有彭胀法
与平移法两种，彭胀法是对各点与原点的坐标增量加改正。平移法是将
参考椭圆体中心沿原点法线方向平移 H。两种方法计算结果相差很小。
此外，当 y坐标大于 45km时。还需以高斯投影正反算或换带计算更
换投影带中央子午线。
彭胀法与平移法的计算公式
彭胀法：
Δx′= Δx+ Δx.H/R
Δy′=Δy+Δy.H/R
平移法：
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H
zyx
z
z
H
zyx
y
y
H
zyx
x
x
222
0
222
0
222
0
第五节 大地测量基准及其转换
一、大地测量基准的概念
大地测量基准 是指描述地球大小、形状和地球在空间定位、定向的参数，
包括 几何参数：长半径 a、地球重力场二阶带谐系数 J2；物理参数,GM,ω；
定向定位参数。
经典大地测量基准是由几何测量确定的，缺少物理参数，现代大地测量
基准是由物理测量确定的，参数齐全。
参数说明
地球重力场二阶带谐系数 J2常用正常化二阶带球谐系数 代替。
5/C 220 J??
扁率 f与地球重力场二阶带谐系数的关系是：
20C
GM
a
m
mJmJmJJmmJJmJf
33
3
2
2
2
2
2
3
2
2
2
2
22
98
9
784
93
98
9
16
27
56
11
14
3
8
9
2
1
2
3
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大地测量坐标系与大地测量基准的异同
大地测量坐标系是理论定义，空间一点在不同坐标系之间转换不
影响点位。
大地测量基准是依据若干观测点的观测数据确定的大地测量坐标
系，因观测有误差，故空间一点在不同基准之间的转换会带来误差。
在多数场合下，两者不加区别。
二、常用大地测量基准
1） WGS-84坐标系
WGS-84坐标系是美国 84年在卫星大地测量的基础上建立的以
地球质心为原点的大地测量基准。大小形状参数见后,Z轴指向 1984
北极,X轴指向 1984格林威治子午线与赤道交点,Y轴与 X,Z轴构成
右手坐标系。
由 GPS卫星发布的星历参数是 WGS-84坐标系的数据，故 GPS测
量时，先求得测站点的 WGS-84坐标，再换算为当地使用的坐标。
2） ITRF参考框架
ITRF是国际地球自转服务局根据分布全球的地面观测站，以最
先进的测量技术获得的数据确定的大地测量基准。是世界公认的精度
最高的大地测量基准。目前尚未普遍采用。但其日后必将代替 WGS-
84。
IERF已发布了 ITRF88,89,90,91,92,93,94,96,97、
2000等多个地心参考框架，椭球参数与 WGS-84相同，定向不同。
网站,http://www.iers.org/
3） 北京 54坐标系
（ 1）克拉索夫斯基椭球，与现代值相差较大；
（ 2）指向不明；
（ 3）参考椭球面与大地水准面差距大；
（ 4）误差积累大；
（ 5）未整体平差，各部分结合部有 2m误差。
4）西安 80坐标系
对国家网进行了整体平差，在我国国内，椭球面与似大地水准
面吻合最好。
Z轴,X轴分别指向 1968北极和格林威治子午线与赤道交点。
存在问题：
? 是局部基准而非全球基准；
? 二维坐标系，不适合卫星定位。
各基准的参数比较
坐标系统
地球椭球
1954年北京坐
标系 1980年西安坐标系
WGS-84世界大地
坐标系
椭球名称 克拉索夫斯基 1980大地坐标系 WGS-84
建成年代 1940 1979 1984
椭球类型 参考椭球 参考椭球 总地球椭球
a（ m） 6378245 6378140 6378137
J2或 C20
(f) －（ 1,298.3） J2,1.08263× 10-3（ 1,298.257）
C20,
-484.16685× 10-6
（ 1,298.257223563
）
GM － 3.986005× 1014 3.986005× 1014
（ rad/s） － 7.292115× 10-5 7.292115× 10-5
三、基准转换
1）七参数法 (适合于空间直角坐标系间转换）
O
B
Z
B
X
B
Y
B
O
A
Y
A
Z
A
X
A
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x
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Y
?
Z
C
X
CA
X
CB
? X
0
七参数法公式
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A
A
A
B
B
B
Z
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Z
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Z
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0
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1
1
1
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XY
XZ
YZ
XYZ RRRR
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2）四参数法（适合于高斯平面坐标间转换）
)
c o ss i n
s i nc o s
)(1(
80/5484
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y
x
y
x
m
y
x
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3）参数估算
七参数法需已知三个点在两个坐标系中的坐标。
四参数法需已知两个点在两个坐标系中的坐标。
其中 m用测距仪确定也可。
4）地方独立坐标系
地方独立坐标系都是在北京 54或西安 80的基础上进行三项改化，
一是将统一编号的投影带中央子午线移至测区中央，二是将投影面由
参考椭球面改为测区平均高程面，三是高斯投影后将独立坐标系原点
的纵横坐标加一个常数，（ 105-106.25,70,52,300)。转换时，参考椭
球参数除长半径加 H+Δε外，其它参数均不改变。
四,高程基准与大地水准面模型
高程基准有由各国或国际确定的 大地水准面、似大地水准面、参考
椭球面（或地球椭球面） 。大地水准面与参考椭球面（或地球椭球面）之
间有一段距离，而且此距离在各点有不同数值，其变化极不规则。使大地
高与正高或正常高之间难以转换。常用转换方式有以下四种：
1、等值线图法（由大地水准面差距图查取大地水准面差距 Δε,H正 =H-
Δε
2、地球模型法（ EGM96),Δε =f(L,B)
3、高程拟合法,Δε=a+bx+cy+dx2+ey2+fxy
4、区域似大地水准面（ 如图 ）精化法
我国 2000似大地水准面模型 (0.3~0.7m)
青岛市似大地水准面模型（ 17mm)
第六节 时间系统
一、时间的概念
现代测量科技与空间科技紧密结合，测量精度极高。如卫星
定轨、飞机和车辆导航、地球自转与公转、研究地壳升降和板块
运动等问题，不仅要求给出空间位置，而且应给出相应的时间。
现代大地测量基准应是包括时间在内的四维基准。
GPS测量中，时间的意义
? 确定 GPS卫星的在轨位置；
? 确定测站位置；
? 确定地球坐标系与天球坐标系的关系。
时间包括时刻（绝对时间）与时间间隔（相对时间）两个概
念。
测量时间同样需要建立测量基准，包括尺度与原点。可作为
时间基准的运动现象必须是周期性的，且其周期应有复现性和足
够的稳定性。
二、世界时
1）恒星时
以春分点连续两次经过本地子午线的时间间隔为一恒星日，含
24恒星小时。分真春分点地方时、真春分点格林威治时、平春分点
地方时、平春分点格林威治时四种。
2）平太阳时
以平太阳连续两次经过本地子午线的时间间隔为一平太阳日，
含 24平太阳小时。
3）世界时
以子夜为零时起算的格林威治平太阳时，用 UT0表示。与平太
阳时相差 12小时，即
UT0=GAMT+12h
平太阳时和世界时均以地球自转为参照，而地球自转速度是变
化的，包括极移、自转速度季节性变化和逐年变慢等。 1956年引入
极移改正和自转速度季节性变化改正：
UT1=UT0+Δλ
UT2=UT1+ΔTS
加逐年变慢改正。
三、原子时
以铯原子基态两超精细能级的辐射跃迁定义时间尺度，以 1958年 1月 1日
零时的世界时减去 0.0039秒为原点。
原子钟精度极高，目前使用的氢钟精度可达 10-16。
四、协调世界时
尺度用原子时尺度。为了与地球自转运动相吻合，通过润秒方法尽量与
世界时在时刻上接近。今年与 AIT差 32S。
五,GPS时
尺度是原子时秒长，原点取 1980年 1月 6日零时的协调世界时。不润秒。
故与协调世界时时间差逐年增大。
六、时间基准
以一定数目的守时设备确定,GPS时由主控站提供基准。
