大地测量-第二章 坐标系统与时间系统要点总结（1）

第2章  坐标系统与时间系统（1）

主要内容

2.1地球的运转

2.2时间系统

2.3坐标系统

-----------------------------------------------

2.1地球的运转

从不同的角度，地球的运转可分为四类：

-与银河系一起在宇宙中运动

-在银河系内与太阳一起旋转

-与其它行星一起绕太阳旋转（公转）

-绕其瞬时旋转轴旋转（自转或周日视运动）

2.1.1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。

2.1.2地球自转

(1)地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动）

(2)地轴相对于地球本身相对位置变化（极移）

(3)地球自转速度变化（日长变化）

2.2时间系统

时间是一个非常重要的物理量，时间包含了两个基本概念，即时间间隔和时刻。

时间间隔是指事物运动处于两个(瞬间)状态之间所经历的时间过程，它描述了事物运动在时间上的连续状况。

时刻是指发生在某一现象的时间。

时间系统规定了时间测量的标准，包括时刻的参考基准和时间间隔的尺度基准。

时间系统框架通过守时、授时和时间频率测量比对技术在某一区域或全球范围内来实现和维持统一的时间系统。

（1）时间基准

某种运动可作时间基准的条件：运动是连续、周期性的；运动周期充分稳定；运动周期必须具有复现性

时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。      

（2）选取的物理对象不同，时间的定义不同: 如地球的自转运动、地球的公转、物质的振动等。

2.2.1 恒星时(ST)

     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。 

     由于章动的影响，地球自转轴在空间的方向是不断变化的，故春分点有真春分点和平春分点之分。相应的恒星时也有真恒星时和平恒星时之分。

2.2.2 世界时（UT)

   平太阳日是以平子夜的瞬时作为时间的起算零点，以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时（UT）。    UT =GAMT + 12， GAMT 代表格林尼治平太阳时角。

2.2.3历书时(ET)与力学时(DT)

     由于地球自转速度不均匀，导致用其测得的时间不均匀。1958年第10届IAU（国际天文联合会）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。

     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而编写的，其中采用的独立变量是时间参数T,其变量被定义为力学时，力学时是均匀的。根据参考点的不同，力学时分为太阳系质心力学时（TDB） 和 地球质心力学时（TDT）。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。

2.2.4 原子时(AT)

原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。

秒长：在零磁场下，铯133元子基态，在两个超精细的能级间跃迁辐射振荡9192631770周所持取得时间为一个原子秒。

起点：原子时的起算历元1958年1月1日0h,其值与UT2相同。

事实上，(AT-UT2)1958.0=-0.0039s

国际原子时(Temps Atomigue International—TAI )

原子时是由原子钟来确定和维持的。但由于电子元器件及外部运行环境的差异，同一瞬间每台原子钟所给出的时间并不严格相同。

为了避免混乱，有必要建立一种更为可靠、更为均匀、能被世界各国所共同接受的统一的时间系统—国际原子时TAI。TAI是1971年由国际时间局建立的。

2.2.4 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)。

2.2.5 GPS时间系统(GPST)

     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。