浅谈我国的大地坐标系统.docVIP

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浅谈我国的大地坐标系统.doc

浅谈我国大地坐标系统 靳璐岩,山西省科学技术情报研究所 张琳雁,德州市水利局摘要:本文首先介绍我国目前使用的各种坐标系统:1954北京坐标系、1980西安坐标系、CGCS2000坐标系、WGS-84坐标系以及地方独立坐标系;对CGCS2000与WGS-84坐标系进行了比较;然后详细阐述了WGS-84坐标到1954北京坐标,再到地方独立坐标的转换过程。最后得出结论。 关键字:坐标系;坐标转化 20世纪50年代和80年代,我国分别建立了国家 大地坐标系统,称为“1954北京坐标系”和“1980西安坐标系”,并以此为基础,进行各项测绘工作,测制了各种比例尺地形图,形成了种类较多的测绘成果,为国民经济和社会发展提供了基础的测绘保障。随着社会的进步,国民经济建设、国防建设和社会发展、科学研究等对国家大地坐标系提出了新的要求,迫切需要采用原点位于地球质量中心的坐标系统(以下简称地心坐标系)作为国家大地坐标系。 采用地心坐标系,有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新,测定高精度大地控制点三维坐标,并提高测图工作效率。经国务院批准自2008年7月1日启用我国的地心坐标系—2000 国家大地坐标系,即CGCS2000。 20世纪 80 年代,GPS卫星定位在我国在测量中得到应用,WGS-84 世界大地坐标系开始在测量中应用。 1 我国目前使用的坐标系统 1.1 1954 北京坐标系 解放初期,我国测绘技术水平相当落后,新中国建设又急切需要一个稳定的大地坐标系。北京54坐标系正是在这样的环境下产生,它可以看成是前苏联1942坐标系在我国的延伸。54北京坐标系首先是从我国东北地区联测传入我国,随后扩展、加密而遍及全国。其坐标原点不在我国境域内,参考椭球选择与定位也是不最优于我国疆域。 1954北京坐标系的特点: 1.参心大地坐标系。坐标系的原点在所选参考椭球的中心,它只是局部与某区域地球表面相似。 2.大地原点在原苏联的普尔科沃。北京54是利用前苏联的坐标框架,所以它的大地原点在前苏联境内。 3.高程基准采用1956黄海高程基准。 4.采用多点定位法进行椭球定位。选择椭球后如何将椭球定位到实际的地球上就称为椭球定位。为了使定位准确,一般选择多点定位。有时候可以选择单点定位。 5.克拉索夫斯基椭球的几何参数:长轴:a=6378245m扁率:f=1:298.3 第一偏心率:e2=0.006693421622966 1.2 1980国家大地坐标系 1978 年,我国决定建立新的国家大地坐标系统,并且在新的大地坐标系统中进行全国天文大地网的整体平差,这个坐标系统定名为 1980 年西安坐标系。 1980西安坐标系的特点: 1.参心大地坐标系。 2.大地原点在陕西省泾阳县永乐镇石际寺村。 3.高程基准采用1985国家高程基准; 4.多点定位方式进行定位,椭球短轴平行于地球质心指向JYDl968.0极原点的方向,大地子午面平行于格林尼治平均天文台子午面。 5.采用1975年国际大地测量学与地球物理联合学会第十六届推荐的椭球参数; 具体参数如下:1.坐标系原点为地心,并且是指包括海洋和大气在内的整个地球的质量中心。 2.长度单位为米(m),是在广义相对论框架下的定义。 3.Z轴从地心指向国际时间局(BIH)确定的协议地球极点BIH1984.0。CGCS2000的参考历元为2000.0。 4.X轴从地心指向格林尼治平均子午面与协议地球极(CTP)赤道的交点。 5.Y轴与XOZ平面垂直而构成右手坐标系。 6.时间演变基准是使用满足全球地壳无整体旋转(NNR)条件的板块运动模型,来描述地球各块体随时间的变化。 7.CGCS2000采用GRS80椭球,其几何中心与坐标系的原点重合,其旋转轴与坐标系的z轴一致。参考椭球面在几 长半轴:a=6 378 137.0 m;扁率:f=1/298.257 222 101 地心引力常数:GM=3 986 004.418×108m3s-2地球自转角速度:ω=7 292 115.0×10-11rads-1 需要指出,这里a和f采用的是GRS80值,GM、ω采用的是IERS推荐值。 2000 国家大地坐标系国务院已经批准于2008年7月1日起使用。 目前CGCS2000 的维持主要依靠连续运行GPS参考站,它们是 GPS2000 的骨架,其坐标精度为毫米级,速度精度为±1 mm/ a 。CGCS2000 框架由 2000 国家 GPS 大地控制网点构成, 共有约 2 600 个 3 维大地控制点,其点位精度约为±3cm。 1.4 WGS-84 坐标系 WGS-84 的定义:WGS-84坐标系属于地心坐标系,原点在地球质心,Z 轴指向 BIH(国际时间局协议地球极1.df不引起

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