CGCS2000 坐標系的推廣與應用

史俊莉SHI Jun-li；牛鵬濤NIU Peng-tao

（河南工業職業技術學院，南陽 473009）

（Henan Polytechnic Institute，Nanyang 473009，China）

1 國家坐標系

1.1 1954 年北京坐標系 新中國成立以后，我國測量進入了一個全面加速的發展時期，在全國范圍內開始了正規全面的大地測量工作，這時我國亟需建立一個參心大地坐標系，我國采用了前蘇聯的克拉索夫斯基橢球參數，并與前蘇聯1942 年坐標系進行聯測，通過計算建立了我國大地坐標系，定名為1954 年北京坐標系，因此，1954 年北京坐標系可以認為是前蘇聯1942 年坐標系的延伸。它的原點不在北京而是在前蘇聯的普爾科沃。北京54 坐標系存在著弊端，在計算和定位該橢球時，并沒用采用中國的數據，所以在中國范圍內符合的不是很好，存在著系統誤差，自西向東的傾斜。由于此缺陷不能滿足高精度定位以及地球科學、空間科學和戰略武器發展的需要。

1.2 1980 年西安坐標系 由于北京54 坐標系的弊端，我國在80 年代建立了1980 年西安坐標系，此坐標系采用國際地理聯合會（IGU）第十六屆大會推薦的橢球參數，大地坐標原點在陜西省涇陽縣永樂鎮的大地坐標系，又稱西安坐標系。

1.3 新1954 年北京坐標系 為了繼承北京54 坐標，避免北京54 坐標轉換西安80 坐標的復雜性，建立了新北京54 坐標系，此坐標系是北京54 坐標轉換西安80 坐標的過度坐標系，該坐標系提供的成果是在1980 年國家大地坐標系基礎上，把IUGG1975 年橢球改為原來的克拉索夫斯基橢球、通過在空間三個坐標軸上進行平移轉換而來的。

1954 年北京坐標系和1980 年西安坐標系在中國經濟建設、國防建設和科學研究中發揮了巨大作用。但是隨著社會的發展二維坐標的弊端慢慢的顯露出來?？萍嫉陌l展，社會的需求決定了地心坐標系的必要性。

2 CGCS2000

CGCS2000 是（中國）2000 國家大地坐標系的縮寫，該坐標系是通過中國GPS 連續運行基準站、空間大地控制網以及天文大地網與空間地網聯合平差建立的地心大地坐標系統。它由兩部分組成，第一部分是全球導航衛星系統（GNSS）國家級連續運行站網（以下簡稱國家CORS 系統），第二部分是國家高精度大地控制網。

2.1 產生的背景 隨著空間及信息技術的迅速發展，需要建立全國統一的，協調一致的大地坐標系統和大地坐標框架，我國在建國后采用過北京54、西安80 以及新北京54，這些坐標系是二維的、非地心坐標系，存在著諸多弱點，例如精度低，難統一等缺點，而且在我國今后發展過程中這類坐標系存在的弊端會越來越多。

大地坐標系由于受到科技水平的制約和實際的需求，一般不采用3 維坐標系統，而且人類生產的地圖都是二維的平面圖紙，所以，常常將3 維空間的目標投影至2 維平面介質上再進行考察研究，這種將3 維轉化為2 維的做法會使精度損失，而且高程信息往往只作為空間目標的屬性信息，這將使準確描述空間目標特征時很困難。隨著技術的發展，3 維坐標已成為必然趨勢。

在這種必然趨勢下我國自2008 年7 月1 日起啟用2000 國家大地坐標系。我國國家測繪局6 月18 日發布公告，并提供了新坐標系的技術參數。

2000 坐標系是全球地心坐標系在我國的具體體現，其原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心。2000坐標系采用的地球橢球參數如下：

長半軸a=6378137m 扁率f=1/298.257222101

地心引力常數GM=3.986004418×1014m3/s2

自轉角速度w=7.292115×10-5rad/s

我國現行的坐標系和2000 國家大地坐標系轉換、銜接的過渡期為8 至10 年?，F有的各類測繪成果在過渡期內可沿用現行的國家大地坐標系，2008 年7 月1 日后新生產的各類測繪成果應采用2000 國家大地坐標系。

2.2 意義 2000 國家大地坐標系采用以地球質心為原點，可以更好地闡明地球上各種地理和物理現象，特別是空間物體的運動。目前利用空間技術所得到的定位和影像等成果，都是以地心坐標系為參照系。采用地心坐標系就可以充分利用現代最新科技成果，應用現代空間技術進行測繪和定位，可以快速獲取目標精確的三維地心坐標，有效提高測量精度和工作效率，從而為我國航天、民航、海事、交通、地震、水利、農業、能源、建設、規劃、地質調查、國土資源管理等部門提供有力的技術支撐。

采用2000 國家大地坐標系不但對各個領域有影響，而且最重要的是采用新的坐標系統必將對中國境內地面點原來標注的大地經緯度和高斯平面坐標值產生相應變動，從而使中國境內原有地圖（包括地形圖）上點和線（包括圖廓點和圖廓線）的位移，以及它們之間的長度和方位的變化。

所以采用2000 國家坐標系對我國有重要的意義。

3 1980 年西安坐標系和2000 國家坐標系的轉換

在轉換模型中，Bursa 模型公式簡單，參數意義明確,在實踐中廣泛應用。Bursa 模型為：

上述Bursa 模型是七參數模型，利用公共點求出模型中的七參數，這時至少需要三個公共點，求出七參數后就可以實現兩個坐標系之間的轉換。

4 推廣與應用

基于2000 國家大地坐標系的優勢，基礎測繪成果向2000 國家大地坐標系的過渡，力爭在2014 年完成市縣基礎測繪成果2000 國家大地坐標系轉換工作，實現全省“一張圖、一個網、一個平臺”，其中成果轉換的內容為：

①控制點成果。2000 國家GPS 大地控制網坐標成果（2524 點），全國一、二等天文大地點在CGCS2000 下的大地坐標成果和高斯平面坐標成果（48583 點），全國三、四等天文大地點在CGCS2000 下的大地坐標成果和高斯平面坐標成果（74723 點）。②速度場成果。CGCS2000 板塊運動模型（China Plate Model－CGCS2000，CPM－CGCS2000）、CGCS2000 格網速度場。③數據庫成果。基于CGCS2000 的國家1:25 萬、1:5 萬基礎地理信息數據庫成果。④圖幅轉換量成果。1:5 萬、1:1 萬地形圖1980 西安坐標系向CGCS2000 轉換的圖幅轉換量。⑤轉換軟件。基礎地理信息數據轉換軟件、控制點轉換軟件等。

各個省市都在推廣2000 國家大地坐標的系的應用，相信不久的將來2000 國家大地坐標系的應用會越來越廣泛。

5 小結

為了迎接21 世紀經濟的持續發展，為信息化社會發展提供一個基礎地理平臺，為了更科學地描述動態的地球，特別是隨著全球定位系統等空間大地測量技術的不斷發展和完善，我國建立了2000 國家大地坐標系統，新的坐標系統會帶在我國各個領域產生影響，只有盡快的適應帶來的變化，才能讓2000 國家大地坐標系發揮最大的優勢。

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