天球参考系与地球参考系之间的坐标转换研究进展

天球参考系(CRS)与地球参考系(TRS)之间的坐标转换是天体测量学、大地测量学和地球物理学共同关注的研究领域,也是高精度的军事测绘保障和空间大地测量技术实现的理论基础。基于IAU2000的有关决议,重新研究了CRS和TRS之间转换的有关问题,主要内容包括:天球历书极(CEP)目前存在的问题和天球中间极(CIP)的引入;非旋转原点(NRO)、天球历书原点(CEO)和地球历书原点(TEO)的基本概念;基于春分点和NRO的坐标转换模型以及其中的有关参数的确定。本文完整地综述了CRS和TRS之间转换的理论,也指出了其中存在的问题和有待改进的地方。

天球和地球历书原点

国际天球参考系的使用、观测精度的提高和方法的改善要求采用与地球轨道运动无关的运动赤道上的起算点，Ｇｕｉｎｏｔ提出的非旋转原点可作为这样一种选择。非旋转原点依赖于天球参考极。ＩＡＵ决定从２００３年起采用天球中间极作为天球参考极。非旋转原点在天球参考系的使用，可给出在天球中间极赤道上的天球历书原点，非旋转原点在地球参考系的使用，可给出在天球中间极赤道上的地球历书原点。回顾了非旋转原点的概念、以历书原点为参考的天球参考系和地球参考系的坐标变换，给出了在微角秒精度下天球参考极的坐标和历书原点的位置，讨论了采用历书原点对测定ＵＴＩ的影响，指出当岁差章动模型、天极补偿、分点改正得到改善时，基于历书原点的ＵＴＩ定义不需要更改，从而保证了ＵＴＩ的连续。

太阳系天体地面VLBI观测的相对论时延模型

以太阳系质心参考系为基础,根据太阳系的质心参考系和非旋转地球质心参考系的坐标转换关系,推导了太阳系天体地面VLBI观测的相对论时间延迟模型,给出了一个通用的解析表达式。根据这一公式可以得到平劲松博士所采用的公式,以及当地心与源的距离无限大时,可得河外射电源VLBI观测的Zhu-Groten模型、Shapiro模型和IERS(92,96)推荐模型。所推导的公式严格解析且无误差,在实际应用中建议采用这一公式。同时详细地讨论了所推导公式的实用范围和各种舍掉项的量级估计,并详细给出了时间延迟理论模型的计算步骤。

GCRS与ITRS之间的坐标转换研究

地球质心天球参考系(GCRS)与国际地球参考系(ITRS)之间的坐标转换是天文/测地学的主要研究问题之一。在基于春分点的坐标转换过程中,推导了瞬时天球中间极(C IP)在GCRS中的坐标表达式,它是基于非旋转原点(NRO)坐标转换的基础。根据选择的欧拉角,对J2000平天极相对GCRS的天极补偿和分点改正的概念进行了数学表述。同时给出了在基于春分点和NRO的坐标转换模型中引入的各种坐标系之间的关系。