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地球中心、地球固定座標系（略称ECEF ）は、地球中心座標系とも呼ばれ、地球の重心からのX、Y、Zの測定値として地球近傍（地表、内部、大気、および周囲の宇宙空間を含む）の位置を表す直交空間参照システムです。[ 1 ] [ 2 ]最も一般的な用途は、衛星の軌道の追跡や、地球表面上の位置を測定する衛星航法システムですが、地殻変動の追跡などの用途にも使用されます。
ある特定の地点から地球の中心までの距離を地心距離と呼びます。これは、基準楕円体表面上の点に限定されない、地心半径R 0の一般化です。地心高度は、前述の 2 つの量の差として定義される高度の一種です。h ′ = R − R 0 ; [ 3 ]これは測地高度と混同してはいけません。
ECEF座標と測地座標（緯度と経度）間の変換については、地理座標変換の項で説明されています。
他の空間参照システムと同様に、ECEF は抽象的な座標系(この場合は従来の 3 次元右手系) と、その座標系を地球上の実際の場所に結びつける測地基準系から構成されています。 [ 4 ]全地球測位システム(GPS)で使用される ECEF は、現在独自の楕円体定義を含む地心WGS 84です。 [ 5 ] NAD 83などの他のローカル基準系も使用できます。基準系間の違いにより、ある場所の ECEF 座標は基準系ごとに異なりますが、ほとんどの最新の基準系間の違いは数メートル以内と比較的小さいです。
ECEF座標系には以下のパラメータがあります。
一例として、カリフォルニア州ドナーサミット付近の真鍮製円盤のNGSデータがあります。楕円体の寸法が分かっている場合、緯度/経度/楕円体からの高さの座標からXYZへの変換は簡単です。楕円体の表面上の指定された緯度経度に対応するXYZを計算し、その点で楕円体に垂直で、楕円体からの点の高さに等しい長さのXYZベクトルを追加します。逆変換はより困難です。XYZが与えられれば経度はすぐに得られますが、緯度と高さの閉じた公式は存在しません。「測地系」を参照してください。1976年のSurvey Reviewに掲載されたBowringの公式を使用すると、最初の反復で、点が楕円体から10,000メートル上または5,000メートル下の範囲内にある限り、緯度は10 ～11度以内の精度で得られます。
地心座標は、太陽系内の天体をデカルト座標系のX、Y、Z軸に沿って三次元的に位置づけるために使用できます。これは、高度と方位角の基準点として観測者の位置を用いる地心座標とは異なります。
近傍の恒星については、天文学者は太陽中心座標系を用い、太陽の中心を原点とします。基準面は、地球の天の赤道、黄道、または天の川銀河の赤道に合わせることができます。これらの3次元天体座標系は、球面天文学で使用される赤道座標系、黄道座標系、および銀河座標系に、Z軸として実際の距離を追加します。
