地心地固坐標系
編輯- 國際地球參考系統
- 空間參考系統標識符 (SRID)
- Universal Transverse Mercator (UTM)
地心坐標系(縮寫ECEF),也稱為地心坐標系,是一個笛卡爾空間參考系,將地球附近(包括其表面、內部、大氣和周圍的外層空間)的位置表示為X 、Y 和 Z 從其質心開始的測量值。 它最常見的用途是跟蹤衛星軌道和用于測量地球表面位置的衛星導航系統,但它也用于跟蹤地殼運動等應用。
從給定興趣點到地球中心的距離稱為地心距離,R = (X2 + Y2 + Z2)0.5,它是地心半徑 R0 的推廣,不限于參考橢球面上的點 .地心高度是一種高度,定義為上述兩個量之間的差值:h' = R ? R0; 不要將其與大地高度混淆。
ECEF 與大地坐標(緯度和經度)之間的轉換在地理坐標轉換中討論。
結構
編輯與任何空間參照系一樣,ECEF 由一個抽象坐標系(在本例中為傳統的三維右手系)和一個將坐標系綁定到地球上實際位置的大地基準組成。 用于全球定位系統 (GPS) 的 ECEF 是地心 WGS 84,目前包括其自己的橢球定義。 也可以使用其他局部基準,例如 NAD 83。 由于基準之間的差異,一個位置的 ECEF 坐標對于不同的基準會有所不同,盡管大多數現代基準之間的差異相對較小,在幾米以內。
ECEF坐標系有以下參數:
- 所選橢圓體中心的原點。 在 WGS 84 中,這是地球的質心。
- Z 軸是北極和南極之間的線,正值向北增加。 在 WGS 84 中,這是國際參考極 (IRP),它與地球的自轉軸并不完全重合。自轉軸的輕微擺動被稱為極移,實際上可以根據 ECEF 進行測量。< /li>
- X 軸在赤道平面內,穿過原點,從經線 180°(負)延伸到本初子午線(正); 在 WGS 84 中,這是 IERS 參考子午線。
- Y軸也在赤道平面內,從西經90°(負)延伸到東經90°(正)
一個例子是加利福尼亞州 Donner Summit 附近黃銅圓盤的 NGS 數據。 給定橢球的尺寸,從緯度/經度/橢球上方高度坐標到 X-Y-Z 的轉換很簡單——計算橢球表面給定經緯度的 X-Y-Z 并添加垂直于坐標的 X-Y-Z 矢量 那里的橢圓體,其長度等于該點在橢圓體上方的高度。 反向轉換更難:給定 X-Y-Z 我們可以立即得到經度,但不存在緯度和高度的封閉公式。 請參見大地測量系統。 在 1976 年的 Survey Review 中使用 Bowring 的公式,只要該點在橢圓體上方 10,000 米或下方 5,000 米以內,xxx次迭代就會給出 10-11 度內的正確緯度。
天文學
編輯地心坐標可用于沿笛卡爾 X、Y 和 Z 軸在三個維度上定位太陽系中的天體。 它們與地心坐標不同,地心坐標使用觀察者的位置作為高度和方位角方位的參考點。
對于附近的恒星,天文學家使用日心坐標,以太陽的中心為原點。 參考平面可以與地球的天球赤道、黃道或銀河系的銀河赤道對齊。 這些 3D 天體坐標系將實際距離作為 Z 軸添加到球面天文學中使用的赤道、黃道和銀河坐標系。
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