消歧義  此条目介紹的是在大地测量学和地球动力学研究中使用的坐标参考系统。
* 關於在地理学中使用的，以三维球面定义的坐标系统，請見「**地理坐标系统**」。

定义在地心上的地心地固坐标系

| 大地测量学 |
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|  |
| 基础
* 大地测量学
* 地球动力学
* 地球空间信息科学
* 地图学
* 历史
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| 概念
* 资料
* 地理距离（英语：）
* 大地水准面
* 地球形状（英语：）
* 大地测量系统
* 测地线
* 地理坐标系
* 水平位置标示（英语：）
* 纬度 / 经度
* 地图投影
* 参考椭球
* 卫星大地测量学（英语：）
* 空间参照系统（英语：）
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| 技术
* 全球导航卫星系统（GNSS）
* 全球定位系统（GPS）
* 格洛纳斯系统（俄罗斯）
* 北斗卫星导航系统（BDS）（中国）
* 伽利略定位系统（欧洲）
* 印度区域导航卫星系统（IRNSS）
* 準天頂衛星系統（QZSS）（日本）
* 中国区域定位系统（CAPS）
* X射线脉冲星导航
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| 标准 (历史)

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| 1929 海平面基准 |  NGVD 29 |
| 1936 英国国家格网参考系统 |  OSGB36 |
| 1942 SK-42参考系统 |  SK-42 |
| 1950 欧洲测量系统 |  ED50 |
| 1969 南美测量系统（英语：） |  SAD69 |
| 1980 大地测量系统 |  GRS 80 |
| 1983 北美测量系统（英语：） |  NAD83 |
| 1984 世界大地测量系统 |  WGS84 |
| 1988 北美纵向测量系统（英语：） |  NAVD88 |
| 1989 欧洲地球参考系统（英语：） |  ETRS89 |
| 2002 中国加密测量系统 |  GCJ-02 |
| 2010 地域URI计划（英语：） | Geo URI |

* 国际地球参考系统
* 空间参考系统标识符 SRID（英语：）
* 通用横轴墨卡托（UTM）
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| * 
* 论
* 编
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**地球坐标参考系统**，简称**地球坐标系统**（英語：）、**地球参考系统**（英語：）或**地球坐标系**，是描述物体在地球及近地空间的位置的坐标参考系统。地球坐标系在大地测量学中也常被称作**大地坐标系**（英語：）。由于地球坐标系描述的是地球及近地物体的相对位置，它与地球体应当是相对固定的，且应与地球体以相同的速率和方向一同自转，因此又称**地固坐标系**（英語：）。地球参考框架（英語：）是地球坐标系统的具体实现。

地球参考系统与天球参考系统常用于大地测量学和地球动力学等研究中，两个参考系统可以通过地球定向参数进行转换。根据国际天文联合会、国际大地测量协会（英语：）以及国际大地测量学与地球物理学联合会等机构的决议，国际地球自转服务负责实现国际上常用的国际地球参考系统（ITRS）、国际天球参考系统（ICRS），并给出它们之间的转换参数。

坐标原点
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地球坐标系可根据坐标原点所选取的位置，分为参心坐标系和地心坐标系两种类型。**参心坐标系**的建立以同某一地区的大地水准面最佳拟合的**参考椭球体**为基础，其原点位于参考椭球体的中心。**地心坐标系**的建立以同全球范围内的大地体最为密合的总地球椭球为基础，其原点位于包含大气、海洋在内的整个地球的质量中心。以地心为原点建立的地固坐标系又被称为地心地固坐标系（ECEF）。

### 参心

**参心地球坐标系**又称**局部地球坐标系**，指以参考椭球体的中心为坐标原点建立的地球坐标系，建立参心地球坐标系的目的是使该坐标系使用的参考椭球体与该地区的大地水准面最为密合。在地图学上，合适的参心坐标系可以使得某一地区的地图投影变形最小。

### 地心

条目：地心地固坐标系
**地心地球坐标系**在地球动力学中又常称**地心地固坐标系**，是以地球质心为坐标原点建立的地球坐标系。随着GPS等全球卫星导航系统的发展，地球坐标系的建立越发依赖于全球范围的的空间测量技术。因此，WGS84、CGCS2000及国际地球参考系统等地心坐标系统，逐渐取代了各国原有的参心坐标系统。

坐标形式
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地球坐标系既可以以笛卡尔坐标的形式表达，也可以采用大地坐标（或地理坐标）的形式表达。以笛卡尔坐标坐标表达的地球坐标系被称为**空间直角坐标系**，其**X轴**通常指向某一起始子午面，**Z轴**与地球自转轴平行或重合，**Y轴**则与X轴和Z轴向垂直。以大地坐标表达的地球坐标系被称为**空间大地坐标系**，也可简称为**大地坐标系**。空间大地坐标系使用**大地纬度**、**大地经度**和**大地高**来描述物体的空间位置。

### 空间坐标与大地坐标的转换

条目：大地坐标系
在同一地球坐标系中，直角坐标系和大地坐标系可以相互转换。若该直角坐标系是以上述基准建立的，且为右手坐标系，则某一点的空间坐标 {\displaystyle (X,Y,Z)} 与由大地纬度 B、大地经度 L 和大地高 H 存在如下转换关系：

{\displaystyle {\begin{pmatrix}X\\Y\\Z\end{pmatrix}}={\begin{pmatrix}(N+H)\cos {B}\cos {L}\\(N+H)\cos {B}\sin {L}\\\left[N(1-e^{2})+H\right]\sin {B}\end{pmatrix}}}
其中，N为该点在椭球上的投影处的卯酉圈曲率半径，可由椭球的半长轴 a、 偏心率 e 和该点的大地纬度 B 求得：

{\displaystyle N={\frac {a}{\sqrt {1-e^{2}{\sin }^{2}{B}}}}}

与天球坐标系的关系
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地球坐标系和天球坐标系又分别被称为**地固坐标系**和**惯性坐标系**，两者分别相对静止于地球体和宇宙天球上的某固定天体。两者的转换被大量应用于卫星轨道的计算中。受到岁差、章动和日长变化等因素的影响，天球坐标系与地球坐标系存在相对运动，两者的转换模型被称为地球定向模型。虽然在三维空间中，任意坐标系之间的转换最少只需通过三次旋转就能实现。但在地球定向模型中，往往会选用多个**过渡坐标系**，分步地实现地球坐标系与天球坐标系的转换。
 这些坐标系之间的转换关系能够通过直接测量的方式或是模型计算的方式得到。在求得各个过渡坐标系之间的转换矩阵后，可以通过乘法将其复合，从而完成坐标转换。

### 基于春分点的转换模型

经典的地球定向模型通过春分点的转换实现，并具有如下形式：

{\displaystyle \mathrm {\mathbf {r} \_{CRF}} =\left[\mathbf {P} (t\_{i},t\_{0})\right]\left[\mathbf {N} (t\_{i})\right]\left[\mathbf {S\_{EQX}} (t\_{i})\right]\left[\mathbf {W\_{EQX}} (t\_{i})\right]\mathrm {\mathbf {r} \_{TRF}} }
其中，各坐标转换矩阵的含义如下：

* {\displaystyle \left[\mathbf {P} (t\_{i},t\_{0})\right]} 是由 t\_{0} 时刻过渡到 t\_{i} 时刻的岁差矩阵，表示在观测瞬间的**平天球坐标系**与**协议天球坐标系**的转换关系；
* {\displaystyle \left[\mathbf {N} (t\_{i})\right]} 是 t\_{i} 时刻的章动矩阵，表示在观测瞬间的**真天球坐标系**与**平天球坐标系**的转换关系；
* {\displaystyle \left[\mathbf {S\_{EQX}} (t\_{i})\right]} 是 t\_{i} 时刻的地球自转矩阵，表示在观测瞬间的**真地球坐标系**与**真天球坐标系**的转换关系；
* {\displaystyle \left[\mathbf {W\_{EQX}} (t\_{i})\right]} 是 t\_{i} 时刻的极移矩阵，表示**协议地球坐标系**与在观测瞬间的**真地球坐标系**的转换关系。

由于天球坐标系在实现为参考框架时，当前的参考框架与定义时刻的协议参考框架存在偏移。因此在国际天球参考框架（ICRF）和国际地球参考框架（ITRF）的转换过程中，还需加入框架偏移矩阵{\displaystyle \left[\mathbf {B} \right]}，用于表示当前的参考框架与在t\_{0}时刻定义的协议参考框架之间的偏移量。此时公式变为：

{\displaystyle \mathrm {\mathbf {r} \_{ICRF}} =\left[\mathbf {B} \right]\left[\mathbf {P} (t\_{i},t\_{0})\right]\left[\mathbf {N} (t\_{i})\right]\left[\mathbf {S\_{EQX}} (t\_{i})\right]\left[\mathbf {W\_{EQX}} (t\_{i})\right]\mathrm {\mathbf {r} \_{ITRF}} }
### 基于无旋转原点的转换模型

国际地球自转服务自2004年发布的**IERS2003规范**起，开始使用基于无旋转原点（英語：）实现的地球定向模型，其公式表达为：

{\displaystyle \mathrm {\mathbf {r} \_{CRF}} =\left[\mathbf {Q} (t)\right]\left[\mathbf {R} (t)\right]\left[\mathbf {W} (t)\right]\mathrm {\mathbf {r} \_{TRF}} }
其中，各坐标转换矩阵的含义如下：

* {\displaystyle \left[\mathbf {Q} (t)\right]}是因天极在天球坐标系中的运动而产生的旋转矩阵；
* {\displaystyle \left[\mathbf {R} (t)\right]}是因地球绕天极旋转而产生的地球旋转矩阵；
* {\displaystyle \left[\mathbf {W} (t)\right]}是因极移而产生的极移矩阵。

实例
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常用的地球坐标系统包括由国际地球自转与参考系维持服务（IERS）定义的国际地球参考系统（ITRS），以及由美国建立并使用在GPS中的世界大地坐标系统（WGS-84）等。

参考文献
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2. 1 2  李征航; 魏二虎; 王正涛; 彭碧波.. 武汉大学出版社. : 76 – 84. ISBN 978-7-30-707574-0.
3. ↑  Zuheir Altamimi; Tonie van Dam; Hansjörg Kutterer;Chris Rizos.. the UNRCC-PCGIAP Informal Geodetic Consultation: 1–2. 2012-11-02  [2020-03-25].  引文使用过时参数`coauthors` (帮助)
4. ↑  HERMANN DREWES.  (PDF). Munich: International Association of Geodesy (IAG): 17. 2007  [2020-03-25]. （原始内容存档 (PDF)于2020-03-25）.
5. ↑  魏子卿.. 武汉大学学报（信息科学版）. 2003, (2): 138–143+148. CNKI WHCH200302002.
6. ↑  白鸥; 朱筱虹.. . 成都: 成都地图出版社: 504–507. 2007. CNKI zcxw200710001190.
7. ↑ . LITE.  [2020-03-25]. （原始内容存档于2015-09-10） （英语）.
8. ↑  何林. 柳林涛,许超钤,梁星辉.. 测绘通报. 2014, (09): 6-11. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2014.0281.
9. 1 2  Coppolla, V.; Seago, J.H.; Vallado, David.  **134**: 919-938. 2009-01-01 （英语）.
10. ↑  Dennis D. McCarthy.  (PDF). IERS.  [2020-03-26]. （原始内容存档 (PDF)于2020-03-26） （英语）.
11. ↑  Dennis D. McCarthy; Gérard Petit.  (PDF). IERS.  [2020-03-26]. （原始内容存档 (PDF)于2020-03-26） （英语）.

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* 论
* 编
空间大地测量学 |
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* **大地测量学：**应用大地测量学
* 椭球大地测量学
* 物理大地测量学
* **空间大地测量学**

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| 时间系统 | 

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| 地球自转 | 
* 恒星时
* 太阳时
* 民用時
* 世界时（UT）

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| 天体运动 | 
* 曆書時（ET）
* 力学时（DT）
* 地球時（TT）
* 地心坐标时（英语：）（TCG）
* 质心坐标时（英语：）（TCB）

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| 谐波振荡 | 
* 原子时（AT）
* 国际原子时（TAI）
* 协调世界时（UTC）
* GPS时
* 脉冲星时

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| 坐标系统 | 

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| 地固坐标 | 

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| 地球坐标系统 |
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| 形式 | 
* 空间直角坐标系
* 空间大地坐标系

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| 基准 | 
* 国际协议原点（CIO）
* IERS参考极（IRP）

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| 系统 | 
* 国际地球参考系统（ITRS）
* 世界大地测量系统（WGS）
* 中国国家大地坐标系（CGCS）

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| 惯性坐标 | 

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| 天球坐标系统 |
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| 类型 | 
* 地平坐标系
* 赤道坐标系
* 黄道坐标系
* 银道坐标系

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| 基准 | 
* 天球星历极（CEP）
* 天球中间极（CIP）
* 无旋转原点（NRO）

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| 系统 | 
* 国际天球参考系统（ICRS）

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| 转换 | 
* 春分点
* 黄赤交角
* 地球定向参数
	+ 岁差
	+ 章动
	+ 极移
	+ 日长变化

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| 测量技术 | 

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| 干涉测量 | 
* 甚长基线干涉测量（VLBI）

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| 激光测距 | 
* 激光测卫（SLR）
* 激光测月（LLR）

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| 测高卫星 | 
* Geosat
* ERS
* TOPEX/Poseidon
* GFO
* Jason-1
* Envisat
* ICESat（英语：）

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|  |
| 重力卫星 | 
* 小卫星挑战计划（CHAMP）
* 重力回溯及氣候實驗衛星（GRACE）
* 地球重力场和海洋环流探测卫星（GOCE）

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| 导航卫星 | 

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| 原理 | 
* 多普勒测量
* 伪距测量
* 载波相位测量

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| 第一代 | 
* 美國~~子午仪卫星导航系统（TRANSIT）~~
* 法國多普勒无线电定轨定位系统（DORIS）

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| 第二代 | 
* 美國全球定位系统（GPS）
* 俄罗斯格洛纳斯系统（GLONASS）
* 欧洲联盟 伽利略定位系统（Galileo）
* 中华人民共和国北斗卫星导航系统（COMPASS）

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| 相关组织 | 

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| 组织 | 
* 国际大地测量协会（IAG）
* 国际天文联合会（IAU）
* 国际大地测量学与地球物理学联合会（IUGG）

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| 机构 | 
* ~~国际时间局（BIH）~~
* 国际地球自转服务（IERS）
* 国际GNSS服务（IGS）

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* 分类 **大地测量学分类**
* 共享资源页面 **共享资源**
* 主题 **地球科学主题**

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