ICS07.040 A46 中华人民共和国国家标准 GB/T30112—2013 月 球空间坐标系 Thelunarcoordinatesystem 2013-12-17发布 2014-05-15实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅱ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 3 月球空间坐标系 3 ………………………………………………………………………………………… 3.1 月球参考椭球 3 ……………………………………………………………………………………… 3.2 月球旋转参数 3 ……………………………………………………………………………………… 3.3 J2000.0月心平地球赤道坐标系 5 …………………………………………………………………… 3.4 月固坐标系 5 ………………………………………………………………………………………… 3.5 月球卫星轨道坐标系 5 ……………………………………………………………………………… 3.6 月球表面坐标系 6 …………………………………………………………………………………… 4 月球坐标系之间及其与地球坐标系的转换 7 …………………………………………………………… 4.1 月球坐标系之间的转换 7 …………………………………………………………………………… 4.2 J2000.0地心平赤道坐标系与J2000.0月心平地球赤道坐标系之间的转换 9 …………………… 参考文献 10 ……………………………………………………………………………………………………GB/T30112—2013 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(SAC/TC312)归口。 本标准起草单位:中国科学院国家天文台。 本标准主要起草人:李春来、任鑫、刘建军、牟伶俐、王奋飞。 ⅠGB/T30112—2013 引 言 月球空间坐标系是用来描述月球表面、月球内部或者月球空间环境内某一或某些研究对象的空间 位置信息的一套协议,包括原点、尺度和定向及其随时间演变的一系列协议、算法和常数等内容。 20世纪50年代以来,人类进入了月球空间探测时代,先后完成了飞越月球、绕月轨道器探测、月球 硬着陆和软着陆探测、采样返回以及载人登月等探测任务,获取了海量的月球探测数据,使得人类对月 球的认识不断深入。“绕、落、回”是我国月球探测规划的第一阶段,嫦娥系列探测器的成功发射和科学 探测,对月球开展了全球性和综合性的探测,丰富了月球探测的成果。月球探测活动的工程需求、月球 探测数据处理、数据应用和综合科学研究,都要求将这些探测数据在统一的空间坐标体系下进行表达, 而且要具有唯一性,并与国际接轨,因此,制定统一、标准的月球空间坐标系,规范月球探测数据的使用, 十分必要。 本标准针对月球探测及其数据处理过程对坐标系的各种要求,参考了国内外有关资料,规范地定义 了相关的月球坐标系及相互之间的转换关系,可用于月球探测的数据获取、数据处理以及科学研究。在 选择术语上尽量与已有资料协调,同时又保持本标准的相对独立性和完整性,对于相同的术语,以严密、 准确为原则,使其定义与相关标准、规范保持统一、协调。 ⅡGB/T30112—2013 月球空间坐标系 1 范围 本标准规定了月球探测及其数据处理相关的坐标系,包括坐标系的原点、尺度、定向及其随时间演 变的一系列协议、算法和常数,并定义了相关坐标系之间的转换关系。 本标准适用于月球探测的数据获取、数据处理以及科学研究。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 参考椭球 referenceellipsoid 为处理和表达测量成果而采用的一种与天体大小、形状最接近,并具有一定参数的旋转椭球。 [GB/T14911—2008,定义2.14] 2.2 参考椭球长半径 majorradiusofreferenceellipsoid 参考椭球长半轴的长度(a)。 [GB/T17159—1997,定义4.8] 2.3 参考椭球短半径 minorradiusofreferenceellipsoid 参考椭球短半轴的长度(b)。 [GB/T17159—1997,定义4.9] 2.4 参考椭球面 surfaceofreferenceellipsoid 参考椭球的表面。 2.5 岁差 precession 地球瞬时自转轴在空间中不断改变方向的长期性运动。 [GB/T17159—1997,定义3.22] 2.6 章动 nutation 地球瞬时自转轴在空间中不断改变方向的周期性运动。 [GB/T17159—1997,定义3.23] 2.7 天球 celestialsphere 用于在其表面投影天体位置而假想的以空间某点为中心,无限长为半径的圆球。 [GB/T17159—1997,定义3.4] 2.8 黄道 ecliptic 地球绕太阳公转的轨道平面与天球相交的大圆。 1GB/T30112—2013 [GJB1028—90,定义3.2] 2.9 地球赤道 earthequator 过地球质心且垂直于其自转轴的平面与地球参考椭球面相交的大圆。 2.10 月球赤道 moonequator 过月球质心且垂直于其自转轴的平面与月球参考椭球面相交的大圆。 2.11 平赤道 meanequator 过地球质心且与经过了章动修正的北极方向(即平极)垂直的平面与地球参考椭球面相交的大圆。 2.12 春分点 vernalequinox 天球球面上沿黄道圈由南向北与赤道圈的交点。 [GB/T17159—1997,定义3.26] 2.13 平春分点 meanvernalequinox 天球球面上沿黄道圈由南向北与平赤道圈的交点。 2.14 J2000.0 地球时2000年1月1.5日的历元。 注:根据1994年IAU的决议,新的标准历元为地球时(TT)2000年1月1.5日,记作J2000.0。此时儒略日(JD)为 2451545.0,世界时(UTC)为2000年1月1日11:58:55.816。 2.15 天文子午面 astronomicmeridianalplane 过地面一点的重力线,平行于地球自转轴的平面。 [GB/T17159—1997,定义3.44] 2.16 本初子午面 primemeridian 过固定平极和经度原点的天文子午面。 [GB/T17159—1997,定义3.46] 2.17 月球天平动 lunarlibration 月球自转轴在惯性空间中作类似于天平的周期性摇摆运动。可分为物理天平动和纬度天平动、经 度天平动、周日天平动等三种几何天平动。 注:月球天平动使月球在不同的轨道位置面向地球的一面略有不同,累计起来,从地球上可以观测到月球整个表面 的约59%。 2.18 月球经度原点 moonlongitudeorigin 平均地球方向在月球赤道上的投影点定义为月球的经度原点。 2.19 平均地球方向 meanearthdirection 月心到月球经度原点的连线方向。 注:月球自转周期等于它绕地球公转的周期,因此在地球上只能看到月球的正面,地球质心相对于月球球面的位置 2GB/T30112—2013 关系基本上不变。但是,由于月球运动存在天平动,地球质心在月面上的投影点会有微小的变化。根据大量持 续的观测数据得到的该投影点的平均位置作为月球经度原点,对应的地球方向作为平均地球方向。 2.20 J2000.0动力学春分点 dynamicalequinoxofJ2000.0 根据IAU1976岁差天文常数和IAU1980章动理论,同时顾及若干射电源观测坐标值所确定的相 对于历元J2000.0的平春分点。 [GB/T17159—1997,定义3.27] 2.21 天极 celestialpole 过天球中心平行于地球自转轴的直线与天球面的交点。 [GB/T17159—1997,定义3.33] 2.22 国际天球参考架 InternationalCelestialReferenceFrame(ICRF) 由国际地球自转服务局(IERS)推荐的根据J2000.0动力学春分点和天极,以IERS天文常数为基 础所定义的天球参考系和太阳系质心坐标系。 [GB/T17159—1997,定义3.61] 2.23 J2000.0地心平赤道坐标系 geocentricmeanequatorcoordinatesystemforepochJ2000.0 以地球质心为原点,J2000.0平赤道面为基本平面,X轴指向J2000.0平春分点,Z轴垂直于基本平 面指向北极的右手笛卡尔直角坐标系。 注:J2000.0地心平赤道坐标系是国际天球参考架(TheInternationalCelestialReferenceFrame,ICRF)中用来定义 行星星历表和探测卫星轨道位置等的一种常用坐标系。 3 月球空间坐标系 3.1 月球参考椭球 月球几何形状定义为一个正球体,平均半径、赤道半径和极半径相等,均为1737.4km±1km,与实 际椭球的标准偏差为