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2000國(guó)家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換指南

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系定義

原點(diǎn)：包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心；

Z軸：由原點(diǎn)指向歷元2000.0的地球參考極的方向；

X軸：由原點(diǎn)指向格林尼治參考子午線與赤道面(歷元2000.0)的交點(diǎn)；

Y軸：與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系；

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系采用橢球簡(jiǎn)稱CGCS2000橢球。

CGCS2000橢球參數(shù)

長(zhǎng)半軸 α=6378137m

扁率 ?=1/298.257222101

地心引力常數(shù) GM=3.986004418x10¹⁴m³s^-2

地球自轉(zhuǎn)角速度 ω=7.292115x10^-⁵rads^-¹

CGCS2000參考橢球

a）CGCS2000參考橢球是一旋轉(zhuǎn)橢球，其幾何中心與CGCS2000的原點(diǎn)重合，旋轉(zhuǎn)軸與CGCS2000的Z軸一致，其表面代表地球的數(shù)學(xué)表面。

b）CGCS2000參考橢球又是其表面為正常重力場(chǎng)的等位面的正常橢球。

c）CGCS2000參考橢球由四個(gè)常數(shù)（a,GM,J2,ω）定義。

一般規(guī)定

a）“2000中國(guó)大地坐標(biāo)系”，又稱“2000 國(guó)家大地坐標(biāo)系”；英譯為 China Geodetic Coordinate System 2000，縮寫(xiě)為 CGCS2000；

b）CGCS2000由原點(diǎn)、尺度、坐標(biāo)軸的定向及其時(shí)間演變定義，由地面點(diǎn)集合的坐標(biāo)和速度實(shí)現(xiàn)；

c) 采用CGCS2000參考橢球參數(shù)進(jìn)行三維坐標(biāo)變換；

d) 大地經(jīng)緯度變換為地圖平面坐標(biāo)，采用高斯－克呂格投影或墨卡托投影。

大地測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)規(guī)范

范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了大地測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的技術(shù)要求，包括重合點(diǎn)選取、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型、轉(zhuǎn)換方法、精度評(píng)價(jià)等。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于地方獨(dú)立坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系、WGS-84坐標(biāo)系以及ITRF框架下的大地測(cè)量控制點(diǎn)向2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

控制點(diǎn)精度

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精度及省、市級(jí)衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級(jí)點(diǎn)、D級(jí)點(diǎn)轉(zhuǎn)換后的精度要求見(jiàn)表1。

表1 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系控制點(diǎn)點(diǎn)位中誤差

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)框架

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的框架由2000國(guó)家大地控制網(wǎng)點(diǎn)組成,其參考框架是ITRF97，參考?xì)v元為2000.0。

（1）2000國(guó)家大地控制網(wǎng)構(gòu)成

① 2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)，及其控制下完成的省（市）GPS 基礎(chǔ)控制網(wǎng)；

② 在2000系下完成天文大地網(wǎng)聯(lián)合平差獲得的近5萬(wàn)個(gè)一、二等天文大地網(wǎng)點(diǎn)；

③ 在2000系下平差后獲得的近8萬(wàn)個(gè)三、四等天文大地網(wǎng)點(diǎn)。

（2）2000國(guó)家大地控制網(wǎng)按精度不同可劃分為三個(gè)層次網(wǎng)

第一層次為CGCS2000連續(xù)運(yùn)行GPS網(wǎng)（國(guó)家CORS系統(tǒng)）。CGCS2000的維持主要依靠連續(xù)運(yùn)行GPS觀測(cè)站, 它們是CGCS2000的骨架, 其坐標(biāo)精度為mm級(jí), 速度精度為1mm/a。

第二層次為2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)。由全國(guó)GPS一、二級(jí)網(wǎng)、國(guó)家GPS A、 B級(jí)網(wǎng)，地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)和地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)工程網(wǎng)組成, 共計(jì)2600多點(diǎn), 其三維地心坐標(biāo)精度約為3cm。在2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)下建立的省（市）GPS 基礎(chǔ)控制網(wǎng)。

第三層次為2000系下獲得的全國(guó)天文大地控制網(wǎng)(約有5萬(wàn)點(diǎn))與全國(guó)三、四等三角網(wǎng)（約有8萬(wàn)點(diǎn)）。它是CGCS2000的加密框架。全國(guó)天文大地網(wǎng)平均點(diǎn)位精度達(dá)到±0.11m（整體平差結(jié)果），大地高誤差不超過(guò)0.5m，全國(guó)三、四等三角網(wǎng)平均點(diǎn)位精度為±0.07m（相對(duì)國(guó)家一二等三角點(diǎn)分區(qū)平差結(jié)果）。

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)框架特點(diǎn)

01時(shí)間長(zhǎng)

空間大地網(wǎng)——2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)（20年）；

地面大地網(wǎng)——國(guó)家天文大地控制網(wǎng)（70多年）。

02數(shù)據(jù)量大

2000GPS網(wǎng)2500多點(diǎn)、4600多條基線；當(dāng)前4508點(diǎn)。天文大地網(wǎng)近5萬(wàn)點(diǎn)、未知參數(shù)20多萬(wàn)個(gè)；30多萬(wàn)條觀測(cè)信息。

03覆蓋廣

天文大地網(wǎng)覆蓋全國(guó)內(nèi)陸地區(qū)；

2000GPS控制網(wǎng)覆蓋全國(guó)內(nèi)陸和部分沿海島嶼。

控制點(diǎn)使用原則

高精度控制點(diǎn)可用于低精度控制網(wǎng)的外部控制。

控制點(diǎn)使用原則為：

a)國(guó)家級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站點(diǎn)：可作為省級(jí)及以下衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站網(wǎng)建設(shè)的控制點(diǎn)。

b)2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)點(diǎn)：可作為天文大地點(diǎn)控制點(diǎn)及相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系建立控制點(diǎn)。

c)省級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站點(diǎn)：點(diǎn)位坐標(biāo)歸算到2000國(guó)家大地坐標(biāo)系后，可作為C、D控制點(diǎn)及相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系建立控制點(diǎn)。

d)省、市衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級(jí)點(diǎn)、D級(jí)點(diǎn)：點(diǎn)位坐標(biāo)歸算到 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系后，可作為建立相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系的控制點(diǎn)。

模型選用和適用范圍

控制點(diǎn)轉(zhuǎn)換到2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換模型及適用范圍

模型選用

轉(zhuǎn)換模型包括以下6種形式：

a)空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型：包括布爾莎模型和莫洛金斯基模型，用于不同參考橢球間空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，重合點(diǎn)坐標(biāo)為X、Y和 Z；

b）三維七參數(shù)大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型：用于不同參考橢球間的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，重合點(diǎn)坐標(biāo)為B、L和H；

c）二維七參數(shù)大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型：用于不同參考橢球間的橢球面上大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，重合點(diǎn)坐標(biāo)為B和L；

d）三維四參數(shù)空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型：用于不同參考橢球間的空間直角坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，重合點(diǎn)坐標(biāo)為X、Y和Z；

e）二維四參數(shù)平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型：用于不同高斯投影平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，重合點(diǎn)坐標(biāo)為x和y；

f）多項(xiàng)式擬合模型：有橢球面和平面兩種形式。

不同坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模式

不同坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換通常有兩類轉(zhuǎn)換模式：二維轉(zhuǎn)換模式、三維轉(zhuǎn)換模式。

各種轉(zhuǎn)換模型各有其特點(diǎn)和適用性，因此，在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)，對(duì)各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型的適用特點(diǎn)、影響因素及轉(zhuǎn)換精度進(jìn)行分析，為不同區(qū)域坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換選擇合適的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型提供依據(jù)是十分必要的。

幾種常用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型

各坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型的特點(diǎn)

① 布爾莎Bursa七參數(shù)為三維空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型，不存在模型誤差和投影變形誤差，可適用于任何區(qū)域的高精度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

② 二維四參數(shù)為高斯平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型，由于受投影變形誤差的影響，離中央子午線越遠(yuǎn)其轉(zhuǎn)換精度越差，因此，它一般適用于較小區(qū)域的轉(zhuǎn)換。

③ 二維七參數(shù)為橢球面上的二維轉(zhuǎn)換模型，不存在投影變形誤差，因此基本不受范圍的限制，且轉(zhuǎn)換精度較高。但是它計(jì)算復(fù)雜。

④ 三維多項(xiàng)式與二維多項(xiàng)式均是一種多項(xiàng)式逼近（擬合）的轉(zhuǎn)換模型。當(dāng)重合點(diǎn)分布均勻、數(shù)量足夠，且目標(biāo)坐標(biāo)系的精度比源坐標(biāo)系的精度高時(shí)，可以得到較高的轉(zhuǎn)換精度。但當(dāng)重合點(diǎn)數(shù)量較少且分布不均勻時(shí)，轉(zhuǎn)換精度降低，尤其不適用于轉(zhuǎn)換外推。

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

轉(zhuǎn)載于：GIS前沿

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