前文所述，计算一个天象就是解决：某时某地看到某象问题，时间已经讲过了，那么现在来说说空间。这里从两个方面说明，一个是某地，我们一般是地球视角。另一个是某象，可以是太阳、月亮，也可以是行星、彗星，当然最多的是恒星和星云等。这里涉及到的是就是天球坐标体系了。
observer.at(t).observe(star)本文先探究observer。
图片
地球经纬度以地球视角看，我们在地球上任何一点，都可以使用三个参数唯一进行确定：经度，纬度和海拔。
🧭 经度：以本初子午线为基准，东西划分经度（Longitude）是东西方向的位置本初子午线（0°经线）通过英国格林尼治天文台向东为“东经”，向西为“西经”，最大到180°📌 北京经度：东经116.4°
🧭 纬度：以赤道为基准，南北划分纬度（Latitude）是南北方向的位置赤道是 0°纬线，向北叫“北纬”，向南叫“南纬”最南是 南极点 -90°，最北是 北极点 +90°📌 北京纬度：北纬39.9°
🗺️ 经纬网就像“地球坐标格子”想象你把一个橘子（地球）画上横线和竖线，这些线就是：
横的：纬线竖的：经线它们交织成一个“全球定位网格”。背景(纬度， 经度) = (39.9°N, 116.4°E)。📍就像地图上的一枚图钉！
图片
https://www.icsm.gov.au/education/fundamentals-mapping/datums
📉 经纬度与地图的误差？地球是个“扁球”，不是完美的球体。因此：
1° 纬度 ≈ 111.3 公里（恒定，比如北纬10°到11°）1° 经度 ≈ 赤道约111公里，极地趋近于0（因子午线收敛）例子下面以Skyfield为例，展示下如何定义个地点，也就是observer。
from skyfield.api import load, wgs84# 加载星历数据eph = load('de421.bsp')earth = eph['earth']# 设置观测者位置beijing = earth + wgs84.latlon(39.55, 116.25, 44)在上面的代码段中，最后的beijing就是我们需要的observer，也就是说，站在这里观测天象。
地球模型延伸以下关于地球模型的知识，我们知道，地球本质是一个不规则的椭球体，那么如何理想化的描述我们地球上的每一个点呢？那么就需要构造模型，简单的说，这个模型要有个球心，有南北极，还要要有一个海平面，这样就可以唯一确定地球上的一个点了。因为这些因素就可以定出经纬度和海拔高度。
那么如何构造这个模型呢？
WGS（World Geodetic System，世界大地测量系统）是由美国国防部（DoD）主导建立的全球坐标参考框架，主要用于军事测绘、卫星导航和地球科学。自1960年首次发布以来，WGS经历了多次更新，以适应更精确的测量技术和地球模型。比如WGS60、WGS66、WGS72和WGS84，目前最新版本是WGS84模型的改进型。
1980年代，全球定位系统 GPS 正在建设中，为了使 GPS 达到全球导航精度，需要一个：
地球质心为原点的参考框架；一致的椭球体定义；与惯性坐标系一致的坐标系统。因此，美国国防地图局（DMA，现 NGA）在 1984 年正式提出 WGS84，其目标是成为：
“A consistent set of coordinate systems, datum, and models for mapping, charting, navigation and geodetic applications worldwide.”
一套全球统一的坐标系、基准面及模型，用于地图制图、海图测绘、导航及大地测量应用
WGS84 是 GPS 默认使用的大地基准和参考系，其坐标原点为地球质心，Z轴对准地球自转轴，X轴穿过本初子午线。
图片
https://en.wikipedia.org/wiki/World_Geodetic_System
WGS84椭球参数：
参数数值长半轴 6378137.0 m扁率 1 / 298.257223563地球质心作为坐标原点坐标轴Z轴指向国际地球自转轴，X轴穿越格林尼治本初子午线每颗 GPS 卫星都会广播 WGS84 下的自身轨道信息（广播星历），用户终端通过三维伪距定位解算出自身 WGS84 坐标。
而在传统的大地测量和监测领域，还有两个个古老的组织，一个是1912年成立的BIH（国际时间局，Bureau International de l’Heure），提供统一的世界时（UT）和地球自转参数（DUT1、UT1）。还有一个是成立于1962年的IPMS（国际极移服务，International Polar Motion Service），主要监测地极运动，提供极移数据。
而天文学家为了更高精度的测量恒星的位置，也需要精确的地球运动参数。这样，天文与大地就开始了合作。
由于天文观测与空间地球测量技术迅速发展，国际社会希望建立统一的权威组织，合并 BIH 和 IPMS，统一提供：
地球参考系统（如 ITRS）地球自转参数（EOP）精密坐标转换与模型标准（如 IERS Conventions）因此1987年，国际天文学联合会（IAU）和国际大地测量学与地球物理学联合会 （International Union of Geodesy and Geophysics）联合设立的科学服务机构IERS正式成立，最初名称为：International Earth Rotation Service。1990年代起，IERS 扩展任务至参考系统，正式改名为：International Earth Rotation and Reference Systems Service。
图片
IERS 主要任务是：
提供关于地球自转和地球参考框架的标准和数据；定义和维护地球空间参考系统（如 ITRS, GCRS）；监测和预测 极移（polar motion）、世界时UT1-UTC差值、章动岁差等；提供高精度的时间和空间变换参数（通过 IERS Conventions）。也就是说，IERS是天文学家和大地测量学家共同构建的一个机构组织，并建构了共同使用的一个模型。
我们再看看IERS的发展历史：
阶段主要工作重点1987–1995统一极移、UT1、章动数据，推动 ITRF 建立（最早版本 1988）1996–2003发布 IERS Conventions（1996, 2003），融合 VLBI/SLR/GPS 数据2004–2010紧密结合 IAU 新定义（如IAU 2000/2006章动模型），发布 ITRF2000、20052010–至今发布 IERS Conventions 2010，推动多技术融合站网（DORIS、GNSS），持续更新 ITRF（2014，2020）在这里，我们发现，2010年至今的IERS2010，已经拓展至全球定位系统服务（GNSS）了。那么这个就和WGS84产生了'碰撞'，最终的结果是，由于IERS是一个全球公共使用的体系，WGS84也将其标准与IERS进行了对齐。
WGS84的技术演进：
版本发布年份参考框架说明原始 WGS841984WGS84原始框架初始定义，椭球已较准确WGS84(G730)1994对应 ITRF91GPS轨道与ITRF对齐WGS84(G873)1997对应 ITRF94精度提升，广泛用于早期 GPSWGS84(G1150)2002对应 ITRF2000更精确地心、速度矢量建模WGS84(G1674)2012对应 ITRF2008对站点速度建模更准确WGS84(G2139)2021对应 ITRF2014目前最新版，对接 ITRF 高精度站网可以说，WGS84和IERS已经实现了融合。那么对于我们普通用户来说，洋洋洒洒说这些概念有什么意义呢？
因为我们要进行天象计算，得先计算我们所处的位置，而这些位置就是基于这些模型。
这里对WGS84和IERS2010进行下简单的对比：
项目WGS84IERS 2010类型地理参考系统地球模型与变换标准应用GPS、GIS、地图制图精密天文、地球动力学、GNSS后处理参考框架类似 ITRF，但精度略低完全依赖 ITRF自转模型简化完整章动/岁差/极移/UT1 模型潮汐/变形无或简化处理有完整建模应用场景：如果你用手机 GPS 定位，它基于 WGS84；如果你做 VLBI 定轨、精密星历计算、日地距离计算，通常要使用 IERS 2010；天文软件（如 SOFA、Skyfield）中，地球旋转角、章动矩阵、极移补偿 等均使用 IERS 模型；将 WGS84 的站点坐标转为星历计算中需要的天球坐标时，必须用到 IERS 2010 提供的变换参数。中国大地坐标系2000前面说了美国和国际上的地球模型标准，而随着我国北斗导航系统的运行和广泛运用，我们是否也有自己的一套体系呢？这里简单做一个介绍，中国有自己的一套大地测量系统：CGCS2000（中国大地坐标系2000，China Geodetic Coordinate System 2000）。
图片
CGCS2000（是中国大陆地区的现行国家大地坐标系统，由中国国家测绘局（现为自然资源部）于 2008年 正式发布并推广使用。
它是一个：以地心为原点、国际化对齐、动态变化建模、与现代空间导航技术（GNSS）兼容的大地坐标系统。
技术特点坐标原点： 地球质心（即地心坐标系）Z轴： 平均地球自转轴方向X轴： 指向格林尼治子午圈与赤道交点Y轴： 与X、Z轴构成右手坐标系完全遵循国际地球参考系统（ITRS）的定义椭球参数（与WGS84相同）
参数数值长半轴 6378137.0 m扁率 1 / 298.257222101发展历史时间事件1954年中国使用 北京54坐标系，基于苏联克拉索夫斯基椭球体1980年改用 西安80坐标系，仍为区域地面测量基准，参考原点不在地心1990sGPS 应用兴起，需要全球统一坐标系统2000年1月1日CGCS2000 椭球参考历元2008年国家测绘局正式发布 CGCS2000，取代西安80，统一中国大地基准CGCS2000 与 WGS84、ITRF 的关系：
系统坐标原点参考历元与CGCS2000差异WGS84 (G1150)地心~2001.0与 CGCS2000 仅厘米级差异（< 10cm）ITRF2000地心2000.0CGCS2000 与 ITRF2000 几乎一致ITRF2008/2014地心不同历元差异随时间累积，需考虑板块速度修正📌 注： CGCS2000 可以视为 ITRF2000 在中国大陆的具体实现版本。
为了确保与 GNSS 系统一致，CGCS2000 的定义尽量对齐 WGS84，但因为坐标系统维护机构不同，在精密导航、对时服务中可能有毫米~厘米级误差。
应用现在我们切入以下具体使用，如果作为普通用户就计算下所在位置太阳的日升日落时间和方位，使用WGS84即可。如果想要更高精度的计算，可以使用IERS2010。
下面举例，假设我们要计算的位置是北京天安门广场，116.3976° E, 39.9035° N，海拔44m：
from skyfield.api import iers2010, loadtiananmen = iers2010.latlon(39.9035, 116.3976, 44)eph = load('de421.bsp')earth = eph['earth']observer = earth + tiananmenprint(observer)这里使用了IERS2010模型，只需将iers2010修改为wgs84即可，这两个模型都是在skyfield中定义好的。
下面是Skyfield对这俩模型的定义，很简约：
wgs84 = Geoid('WGS84', 6378137.0, 298.257223563)iers2010 = Geoid('IERS2010', 6378136.6, 298.25642)其实天文学家在进行天文观测、数据计算和分析时，过程会更为复杂，考虑的因素更多。这里只进行简单的介绍。有了地球坐标系统确定了观测位置，下一节我们再说说天球坐标系统。
本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请点击举报。上海股票配资平台提示：文章来自网络，不代表本站观点。
沪深京指数
热点资讯
