點(diǎn)擊關(guān)注 關(guān)注我們吧~

一、坐標(biāo)和坐標(biāo)系

坐標(biāo)是用于在一個(gè)給定維數(shù)的空間中相對(duì)一個(gè)參照系來(lái)確定點(diǎn)的位置的一組數(shù)。坐標(biāo)系則是一種在給定維數(shù)的空間中用坐標(biāo)來(lái)表示點(diǎn)的方法, 它是測(cè)量參照系的核心數(shù)學(xué)元素。

坐標(biāo)系的類型很多, 有坐標(biāo)軸相互正交的笛卡兒坐標(biāo)系和由多個(gè)截面所組成的曲線坐標(biāo)系等。

笛卡兒坐標(biāo)系

在不同的坐標(biāo)系中, 表示坐標(biāo)的方法也有所不同。例如: 在大地坐標(biāo)系中, 用點(diǎn)與若干參考面的角度和距離值來(lái)表示坐標(biāo); 在三維笛卡兒坐標(biāo)系( 也被稱為空間直角坐標(biāo)系) 中, 則用原點(diǎn)至點(diǎn)的矢徑在各個(gè)坐標(biāo)軸上的投影長(zhǎng)度來(lái)表示坐標(biāo)。

在測(cè)量應(yīng)用中, 僅依靠坐標(biāo)系本身還無(wú)法真正確定點(diǎn)的位置, 還必須將坐標(biāo)系與位置基準(zhǔn)聯(lián)系起來(lái), 形成一個(gè)完整的坐標(biāo)參照系, 才能對(duì)點(diǎn)的位置加以確定。也就是說(shuō), 點(diǎn)的坐標(biāo)是在一個(gè)坐標(biāo)參照系下定義的。

二、 位置基準(zhǔn)和坐標(biāo)參照系

基準(zhǔn)指的是一組用于描述其他量的量。不僅在用坐標(biāo)描述位置時(shí)離不開基準(zhǔn),而且在對(duì)任何事物特性進(jìn)行定量描述時(shí)也離不開基準(zhǔn)。不過(guò), 隨著所定量描述事物特性的不同, 所需的基準(zhǔn)也不同。

用于描述空間位置的基準(zhǔn)為位置基準(zhǔn), 用于描述時(shí)間過(guò)程的基準(zhǔn)為時(shí)間基準(zhǔn), 用于描述物質(zhì)含量的基準(zhǔn)為質(zhì)量基準(zhǔn)。

在測(cè)量定位中, 被用做基準(zhǔn)的量通常是作為測(cè)量或計(jì)算基礎(chǔ)的點(diǎn)、線或面。例如, 用于定義天體參照系的天球、赤道面、黃道面、春分點(diǎn), 用于定義大地坐標(biāo)系的參考橢球及其定位和定向, 用于定義高程參照系的大地水準(zhǔn)面等。

天球參照系

根據(jù)國(guó)際地球自轉(zhuǎn)及參照系服務(wù)( IERS) 的定義, 坐標(biāo)參照系是提供系統(tǒng)原點(diǎn)、尺度、定向及其時(shí)間演變的一組協(xié)議、算法和常數(shù)。由此可見, 要確定一個(gè)坐標(biāo)參照系, 至少需要確定其原點(diǎn)、軸向及尺度, 而基準(zhǔn)則提供了用于確定這些量的依據(jù)。雖然嚴(yán)格說(shuō)來(lái), 基準(zhǔn)和坐標(biāo)參照系并非是兩個(gè)完全等價(jià)的概念, 但由于它們之間的關(guān)系非常密切, 因而在很多情況下并未嚴(yán)格區(qū)分這兩個(gè)概念。不過(guò), 坐標(biāo)參照系的外延和內(nèi)涵都要比基準(zhǔn)廣得多。

根據(jù)其運(yùn)動(dòng)特性, 可將坐標(biāo)參照系分為兩大類, 分別為坐標(biāo)軸相對(duì)于宇宙中遙遠(yuǎn)天體固定不動(dòng)的天球參照系( CRS) 和隨著地球在空間中一同旋轉(zhuǎn)的地球參照系( TRS) 。其中, 天球參照系也被稱為空固系( Space-fixed Ref_x0002_erence System) , 地球參照系也被稱為地固系( Earth-fixed Reference System) 。天球參照系通常用于定義天體的位置, 而地球參照系則通常用于定義地面點(diǎn)的位置。