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地固坐标系

固定在地球上与地球一起旋转的坐标系

地固坐标系也称地球坐标系，是固定在地球上与地球一起旋转的坐标系。如果忽略地球潮汐和板块运动，地面上点的坐标值在地固坐标系中是固定不变的。

简介
地固坐标系也称地球坐标系，是固定在地球上与地球一起旋转的坐标系。如果忽略地球潮汐和板块运动，地面上点的坐标值在地固坐标系中是固定不变的。对于天球坐标系，地面上点的坐标值受地球自转的影响一直处于变化运动之中。用地固坐标系描述地球表面点的空间位置更为方便，而天球坐标系主要是用于描述卫星和地球的运行位置和状态。根据坐标系原点位置的不同，地固坐标系分为地心坐标系(原点与地球质心重合)和参心坐标系(原点与参考椭球中心重合)，前者以总地球椭球为基准，后者以参考椭球为基准，以地心为原点的地固坐标系也称为地心地固坐标系(ECEF)。无论是参心坐标系还是地心坐标系均可分为空间直角坐标系和大地坐标系两种形式，它们都与地球体固连在一起，与地球同步运动。
分类
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(Conventional Terrestrial Pole)作为z轴指向，因而称为协议地球坐标系，与之相应的有以地球瞬时极为z轴指向点的地球坐标系，称为瞬时地球坐标系。
转换关系
1. 协议地球坐标系与瞬时地球坐标系之间的转换
协议地球坐标系与瞬时地球坐标系之间的差异是由于极移引起的，极移参数由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，据此可以实现两种坐标系之间的相互变换，变换公式为：
式中，
2. 协议地球坐标系与协议天球坐标系之间的转换
协议地球坐标系与协议天球坐标系之间的转换是借助于瞬时地球坐标系与瞬时天球坐标系的指向相同来实现的。对于观测时间t，可写出公式：
相关概念
北京54坐标系(BJZ54)是指北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。
自 P54建立以来，在该坐标系内进行了许多地区的局部平差，其成果得到了广泛的应用。但是随着测绘新理论、新技术的不断发展，人们发现该坐标系存在如下缺点：
1、 椭球参数有较大误差。克拉索夫斯基椭球差数与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m。
2、 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+60m。这使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响，同时也对观测量元素的归算提出了严格的要求。
3、几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。我国在处理重力数据时采用赫尔默特1900～1909年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球是不一致的，这给实际工作带来了麻烦。
4、 定向不明确。椭球短半轴的指向既不是国际普遍采用的国际协议（原点）CIO（Conventional International Origin），也不是我国地极原点JYD1968.0；起始大地子午面也不是国际时间局BIH（Bureau International de I Heure）所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算带来一些不便和误差。
为此，我国在1978年在西安召开了“全国天文大地网整体平差会议”，提出了建立属于我国自己的大地坐标系，即后来的1980西安坐标系。但时至今日，北京54坐标系仍然是在我国使用较为广泛的坐标系。
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