天顶（zenith），是指头顶正上方的天球点，属铅垂线无限延伸与天球交两点之一。天顶点是测量坐标系中的一个特殊点，位于观测者头顶的正上方。

天球是研究天体的位置和运动，而引进的一个假想圆球。根据所选取的天球中心不同，有日心天球、地心天球等，各个天体同地球上的观测者的距离都不相同。

相比天体和观察者间的距离，观测者随地球相对于上文中几乎做惯性运动的天体移动的距离是小量，所以看上去天体似乎都离我们一样远，仿佛散布在以观测者为中心的一个圆球的球面上。实际上我们看到的是天体在这个巨大的圆球的球面上的投影位置，这个圆球就称为天球。

观测者所能直接辨别的只是天体的方向。在球面上处理点和弧段的关系，比在空间处理视线方向间的角度要简便得多，在天文学的一些应用中,都用天体投影在天球上的点和点之间的大圆弧段来表示它们之间的位置关系。

天球的半径是任意选定的，可以当作数学上的无穷大。为了定量地表示和研究天体投影在天球上的位置和运动,需要在天球上建立参考坐标系,并主要应用球面三角学计算点位的关系。它假定各天体在天球表面上的投影就是天体在宇宙空间中的位置。

将观察点的铅垂线无限延伸后与天球交于两点，向上于天球的交点称为天顶，而正相对向下延伸与天球的交点，成为天底。

天顶，位于观察者正上方处的天球点， 天顶对应天球上的坐标与观察者所在的位置，与时间有关， 天顶与天底 (nadir) 正好相反。

天顶点是测量坐标系中的一个特殊点，正对观测者头顶的正上方。天顶区域作为整个天空区域的中心，是太阳子午线和太阳子午线过天顶的垂线的交点，因此对天顶区域大气偏振特性的研究是分析全天区域大气偏振模式分布规律的前提和重点。

由于天顶点的方位是正对天空的正上方，基本不需要调整测量方位角和测量高度角，因此经常作为研究和测量天空散射光偏振特性的参考点。通过许多研究者的实验验证了：当太阳接近地平线时，近天顶点处的散射光有最大偏振度出现；随着太阳高度角的增加，天顶点处散射光的偏振度逐渐减小;当太阳接近或到达天顶点时，偏振度达到极小值。

偏振成像检测系统选取以天顶为中心的天空区域作为检测区域，主要基于以下几点因素：

（1）以天顶为中心可以方便获取检测结果中的空间位置信息，且便于检测系统对准其方位，对检测系统进行水平测试，验证系统的有效性，能够达到很高的精度；

（2）天顶区域的偏振特性受整个大气层的影响，而且受环境光以及周围建筑地表的影响均较小，可以减少非大气散射光线对检测结果的影响;

（3）太阳高度角的变化直接导致天顶与太阳之间角度距离的变化。因此通过天顶区域大气偏振模式的变化来分析其整体变化规律，能够简化实验方案，并减小误差以及偶然因素的影响。

光学系统是测量载体的重要组成部分，对光学系统内外参数进行标定是保证载体高精度测量的必要前提。王安国等提供的方法很好地解决了光学系统本身的标定问题，但在光学系统实际应用过程中，即使光学系统本身具备再高的精度，如果其在安装载体过程中存在误差，也不能高精度地反映载体所需信息，对于载体应用而言也是毫无价值的。把光学系统与载体相固联的平面称为光学系统基准面，光学系统与载体通过基准面相统一，所以需要标定光学系统像平面到基准面的转换关系。

针对光学系统在实际应用中与载体坐标系协调的问题，张磊等将光学系统基准面放置于站心地平坐标系水平面上并摄取星图，对星图处理获取星像坐标，应用天体自动辫识技术和恒星视位置计算技术得到对应天体的赤道坐标，以天顶点为原点建立天球切平面基准坐标系，把星体赤道坐标转化为所对应的基准坐标，利用天顶点切平面与站心地平坐标系的对应关系，将天体基准坐标转换为站心像平面坐标，建立星体站心像平面坐标与星图像平面坐标的标定方程，解算光学系统综合标定参数。实验结果表明:标定精度达到角秒量级，实现光学系统像平面坐标系到载体坐标系的高精度转换。