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在描述两点间的空间关系时, 有时采用一种被称为站心坐标系的坐标系更为方便直观, 如下图所示：

根据坐标的具体表示方法, 又可以将站心坐标系细分为站心直角坐标系和站心极坐标系, 如下图所示。

一、以 P0 点为中心的站心直角坐标系定义如下:

①原点位于 P0;

②U 轴与过 P0 点的参考椭球面的法线

重合, 指向天顶;

③N 轴垂直于 U 轴, 指向参考椭球的短半轴;

④E 轴垂直于 U 轴和 N 轴, 最终形成左手系;

⑤在站心直角坐标系下点的 N、E、U 坐标为该点在三个坐标轴上的投影长度。

站心直角坐标与站心极坐标

二、以 P0 点为中心的站心极坐标系定义如下:

①NP0 E 平面为基准面;

②极点位于 P0;

③极轴为 N 轴;

④点在站心极坐标系下的坐标用极距( R—由极点到该点的距离) 、方位角( A—在基准面上, 以极点为顶点, 由极轴顺时针方向量测到 P0S 在基准面上投影的角度) 、高度角( EL—极点与该点连线与基准面间的夹角) 表示。

三、站心直角坐标与站心极坐标间的相互转换关系可用下面两组公式表示:

进行 GPS 观测时, 常常采用 GPS 卫星相对于测站的高度角、方位角来描述其在空间中的方位。实际上, 如果再加上测站到卫星的距离, 就是一个完整的站心坐标。