淺談2000國家大地坐標系的啟用

■尚建奎

（山東省第七地質勘查院山東臨沂276000）

淺談2000國家大地坐標系的啟用

■尚建奎

（山東省第七地質勘查院山東臨沂276000）

本文主要說明了我國現有大地坐標系的不足和2000大地坐標系的優勢，啟用2000大地坐標系的必要性。

2000大地坐標系地心坐標系2000國家GPS大地控制網

0 引言

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，為了更科學的描述動態的地球，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，我國正在更新和完善大地坐標系統和坐標框架。

1 我國現有大地坐標系

（1）過去建立坐標系主要著眼于測圖目的，因此,參心（局部）坐標系是合適的,因為參考橢球與地區大地水準面擬合最佳,從而使地圖變形最小。隨著大地測量的發展,大地坐標系應用的深度和廣度已今非昔比,建立坐標系已不再僅著眼于測圖,而更多地著眼于工程控制、地球物理勘探、地震形變監測、地學研究、對地觀測、陸海空導航以及航天等多種應用。地心坐標系適用于上面提到的各種應用,而參心（局部）坐標系的一些應用受到限制。就坐標系的軸向、尺度與參考橢球形狀大小而言,相對現代大地基準1954年北京坐標系和1980西安坐標系都存在一定偏差。一個先進的大地坐標系至少應具有以下4個特點：①地心系；②三維性；③定義符合IERS協議；④高精度。此外，一個先進的大地坐標系還應當兼顧盡可能多的科學目的和實際應用的要求。顯然,1954年北京坐標系與1980年西安坐標系已難以稱得上現代大地基準了。

（2）1954年北京坐標系和1980西安坐標系是由大批天文大地點的坐標具體體現的。天文大地網的完整性和完好性決定了大地坐標系的可用性。在過去的半個世紀中,由于自然和人為的原因,天文大地網遭到了嚴重破壞,其完整性僅表現在紙面上,在物理上已是支離破碎了。因此,國家大地坐標系的實際可用性已經大打折扣。當今已進入空間大地測量時代,空間大地網正在成為大地網的主要形式, GPS已成為主要的定位和測量手段。布設空間大地網通常是以高等級GPS點為基礎,因為GPS相對定位的起始點坐標必須是地心坐標,而不是參心（局部）坐標。

（3）我國現有的國家坐標系已經失去了先進性,并正在失去實用性。1954年北京坐標系和1980西安坐標系,盡管在其定義和實現上有所區別,但是它們均以同一個天文大地網為基礎,存在參心（局部）坐標系共同的固有缺陷。應用現代空間技術進行地形圖測繪和定位，可以大幅度提高點位表達的準確性，并且可以快速獲取精確的三維地心坐標；可以提高測量精度和工作效率。

2 采用地心坐標系的優勢

（1）在當今空間大地測量時代,空間技術的應用越來越廣。空間技術通常使用地心坐標系,這有助于充分享用空間技術的成果。比如,進行衛星定位時，容易得到精確的起始坐標;而進行衛星導航時，會有地心坐標系的地形圖與之匹配,避免因坐標系不一致而導致的問題。

（2）航天器的發射、軌道計算、軌道測控應在地心坐標系內進行。同樣,遠程武器發射、制導、彈道測量也要求在地心坐標系內操作。使用地心坐標系有助于航天技術與武器應用的發展。

（3）地心坐標系是大地測量發展的結果。大地坐標系是大地測量的基礎,采用地心坐標系必將反過來又推動大地測量乃至整個測繪科技的發展。

（4）高精度的地心坐標系是構建國家地理空間數據基礎設施、在不同尺度監測地殼運動、監測海平面變化的參考框架。采用地心坐標系有利于地球空間信息產業及地球動力學、地球物理學和地震學的研究。

（5）地心坐標系是衛星導航的基本坐標系,使用地心坐標系將推動衛星導航產業,進而推動陸地、海洋和空中交通運輸業的發展。

（6）使用地心坐標系有利于統一世界大地坐標系,有利于我國大地坐標系與國際接軌,進而有利于我國參與經濟全球化及國際競爭。

3 啟用國家2000大地坐標系的影響及應對策略

3.1 影響

（1）舊坐標系下的大地點成果。

（2）舊坐標系下的地形圖、海圖、航空圖和地籍圖等。

（3）地方坐標系的成果（控制點坐標和地形圖）。

（4）已建成的地理空間數據基礎設施和地理信息系統。

3.2 對策

（1）實施空間網與地面聯合平差，將各等級大地網點嚴密納入國家2000大地坐標系，沒有條件進行聯合平差的大地網點，通過精密坐標轉換將其改算到國家2000大地坐標系。

（2）精確求定1954北京坐標系、1980西安坐標系及各地方坐標系到國家2000大地坐標系的轉換參數。

（3）對已出版的舊坐標系下的紙質地形圖、海圖、航空圖和地籍圖，采用適當的方式改正到國家2000大地坐標系。

（4）對數字化的地形圖、海圖、航空圖和地籍圖和各種數據庫采用軟件進行坐標系變換。

4 結束語

國家信息現代化服務需要統一的地心坐標系，國家2000大地坐標系的建立與啟用是國家信息現代化發展需要的，完成了由局部定位到空間全球定位的過渡，使區域性大地測量直接或間接地納入到全球大地測量的范疇，并使參考基準從2加1維發展到3維或4維成為現實。滿足了在全球一體化發展的大背景下國際組織提出的跨國界洲際GIS、全球測圖等計劃的實施需要以全球地心系為基準的要求。

[1]黨亞明、陳俊勇. 國際大地測量參考框架技術進展 [J]. 測繪科學，2008.

[2]陳俊勇. 大地坐標框架理論和實踐的進展 [J]. 大地測量與地球動力學，2007.

[3]顧旦生，張莉，程鵬飛，等.我國大地坐標系發展目標 [J].測繪通報，2003.

[4]陳俊勇.關于中國采用地心3維坐標系統的探討 [J]測繪學報，2003..

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-267-1