国家大地坐标系.docx
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国家大地坐标系
空间基准：
2000国家大地坐标系（CGCS2000）
一、2000国家大地坐标系
2000坐标系采用的地球椭球参数：
长半轴a＝6378137m
扁率f
地心引力常数×1014m3s-2
自转角速度ω＝7.292l15×10-5rads-1
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。
优点：
与对地观测数据结合紧密，使用方便，提供
高精度、地心、动态、实用、统一的大地坐标系。
1954年北京坐标系
1980西安坐标系
2000国家坐标系
参考椭球体
Krassovsky1940
IAG75
旋转椭球，几何中心与坐标系原点重合
坐标系类型
参心大地坐标系
参心大地坐标系
地心坐标系
坐标原点
原苏联的普尔科沃
陕西省泾阳县
包括海洋和大气的整个地球的质量中心
长半轴
6378245m
6378140m
6378137m
扁率
1/298.3
1/298.257
1/298.
2000系：
CGCS2000，6378137.0，
2000国家大地坐标系
国务院批准，2008年7月1日起正式实施
地心坐标系，原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心
Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向
X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点
Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。
该历元的指向由国际时间局给定的历元1984.0
2000国家大地坐标系采用的地球椭球的参数为：
长半轴a=6378137m，扁率f
2000国家大地控制网
2000国家大地控制网点是2000国家大地坐标系的框架点，是2000国家大地坐标系的具体实现。
2000国家大地控制网构成：
2000国家GPS大地控制网
2000国家GPS大地控制网的基础上完成的天文大地网联合平差获得的在ITRF97框架下的近5万个一、二等天文大地网点
ITRF97框架下平差后获得的近10万个三、四等天文大地网点。
按精度不同可划分为三个层次：
（1）2000国家GPS大地控制网中的连续运行基准站，其坐标精度为毫米级。
（2）2000国家GPS大地控制网除了CORS站以外的所有站。
2000国家GPS大地控制网提供的地心坐标的精度平均优于±3cm。
（3）2000国家大地坐标系下天文大地网成果,地心坐标的精度平均为±10cm。
2000国家GPS大地控制网
共2542个点,包括:
国家测绘局GPSA、B级网,
总参测绘局GPS一、二级网
中国地震局、总参测绘局、中国科学院、国家测绘局共建的中国地壳运动观测网
还有其他地壳形变GPS监测网等
由国内2542个GPS点（其中CORS站25个）参加了2000国家GPS大地控制网的数据处理
参考框架为ITRF97，参考历元为2000.0
处理后网点相对精度优于10-7
地心坐标的精度平均优于±3cm。
国家测绘局GPSA、B级网
GPSA级网,由30个主点和22个副点组成,点间距离平均约650km。
从1992年7月25日至8月5日进行初测，从1996年5月8日至5月17日进行复测。
GPSB级网于1991～1997年组织建立,由818个点组成。
其中沿海经济发达地区平均点间距为50～70km，中部地区为l00km，西部地区为150km。
A、B级网平差中采用的坐标框架和历元分别为ITRF93和1996.365。
A、B级网平差后的点位地心坐标精度为10-7量级。
中国地壳运动GPS观测网络工程
中国地壳运动GPS观测网络工程包括基准网、基本网和区域网，共1222个点，于1998～2002年间布测。
其中基准网点25个；基本网点56个
采用的坐标框架和历元分别为ITRF96和1998.680。
网络工程平差后的点位地心坐标精度总体优于10-8量级。
GPS一、二级网
GPS一、二级网由总参测绘局于1991～1997年实测，共553个GPS站均匀地分布于全国（除台湾省以外）的陆地、海域和南沙重要岛礁，总体结构为全面连续网。
其中一级网44个站，相邻点间距离最大为1667km，最小为86km，平均约680km。
二级网由534个点组成，相邻点间距离全国平均为164.8km。
采用的坐标框架和历元分别为ITRF96和1997.0。
一、二级网平差后的点位地心坐标精度为10-8量级
海洋测量大地控制网
由285个国家B级GPS点组成,主要集中在沿岸200km的带宽内，包括多普勒点、水准点、形变点、海岛点和验潮站点等，其中海岛点21个。
海洋测量大地控制网为海图所属坐标系的框架点，主要用于海图的测量，获得海上地物在2000国家大地坐标系下的坐标。
由于海图所用的投影不同于陆地所用的高斯投影，所以地物在图上表示的平面位置与陆地有差异。
各基准的参数比较
坐标系统
地球椭球
1954年
北京坐标系
1980
西安坐标系
WGS84
2000国家
大地坐标系
椭球名称
克拉索夫斯基
IUGG1975
WGS-84
CGCS2000
建成年代
50年代
1979
1984
2008
椭球类型
参考椭球
参考椭球
总地球椭球
总地球椭球
a（m）
6378245
6378140
6378137
6378137
J2或C20
（f）
－
（1：
298.3）
J2:
1.08263×10-3
（1：
298.257）
C20：
-484.16685×10-6
（1：
）
J2:
×10-3
1：
GM（m3s-2）
－
3.986005×1014
3.986005×1014
×1014
ω（rad/s）
－
7.292115×10-5
7.292115×10-5
7.292l15×10-5
实际应用
利用GNSS进行气象预报,遥感地球大气，测定大气温度及水汽含量，监测气候变化等，由于现势性较强，无须进行转换，实测结果可认为是CGCS2000下的成果。
GNSS用于陆海空定位导航,进行海上船位和平台的高精度定位，海洋测绘任务、飞机导航，要求精度一般在cm级甚至米级，因此无须顾及框架间的差的差异，WGS84下的成果可视作CGCS2000下的成果。
地质、土地利用调查、精细农业和精细林业以及旅游考古、海事部门的成果都可直接利用WGS84下的成果。
平差的方法
选择C级网基于的B级网点,获得这些B级网点在2000国家大地坐标系下的坐标
固定B级网点的坐标或进行强约束,对C级网点原始观测数据用高精度数据处理软件（如GAMIT或Bernese软件）进行重新处理
或对C级网点的基线向量用网平差软件进行处理,得到C级网点在2000国家大地坐标系下的坐标.
如果有原始观测数据,建议采用这种方法
相对独立的平面坐标系的建立
地方独立坐标系都是在北京54或西安80及2000国家大地坐标系的基础上进行三项改化，
将统一编号的投影带中央子午线移至测区中央；
将投影面由参考椭球面改为测区平均高程面；
高斯投影后将独立坐标系原点的纵横坐标加一个常数。
转换时，参考椭球参数除长半径加H+Δε外，其它参数均不改变。
确定相对独立的平面坐标系的中央子午线一般有三种情况：
①尽量取国家坐标系三度带的中央子午线作为它的中央子午线；
②当测区离3°带中央子午线较远时，应取过测区中心的经线或取过某个起算点的经线作为中央子午线；
③若已有的相对独立的平面坐标系没有明确给定中央子午线，则应该根据实际情况进行分析，找出该相对独立的平面坐标系的中央子午线。
国家测绘局公告2008年第2号：
根据《中华人民共和国测绘法》，经国务院批准，我国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。
2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为8～10年。
现有各类测绘成果，
过渡期内，可沿用现行国家大地坐标系；
2008年7月1日后，新生产的应采用2000国家大地坐标系。
现有地理信息系统，
过渡期内，逐步转换到2000国家大地坐标系；
2008年7月1日后，新建设的应采用2000国家大地坐标系。
国家测绘局
负责启用工作的统一领导；
制定启用工作的实施方案；
为地方、各部门现有测绘成果坐标系转换提供技术支持和服务；
负责完成国家级基础测绘成果向2000国家大地坐标系转换，并向社会提供使用。
国务院有关部门
负责本部门启用工作的组织实施和本部门测绘成果的转换。
县级以上地方人民政府测绘行政主管部门
负责本地区启用工作的组织实施和监督管理，提供坐标系转换技术支持和服务；
完成本级基础测绘成果向2000国家大地坐标系的转换，并向社会提供使用。
启用2000国家大地坐标系的实施进程
总体技术准备阶段
（2008年底前）
具体实施与成果验证阶段
（2009年1月～2010年12月）
成果推广应用与技术服务阶段
（2011年1月～过渡期结束）
2000国家大地坐标系与现行坐标系有何不同
2000国家大地坐标系
现行坐标系
（54北京系、西安80系）
坐标系类型
地心坐标系
参心坐标系
椭球定位方式
与全球大地水准面最密合
局部大地水准面最吻合
原点位置
包括海洋和大气的整个地球的质量中心
与地球质量中心有较大偏差
坐标系维数
三维坐标系统
二维坐标系统
相对精度
10-7～10-8
10-6
实现技术
通过现代空间大地测量观测技术确定
传统的大地测量方式确定
采用2000国家大地坐标系后
投影方式有无改变
平面坐标投影仍采用高斯-克吕格投影
海图仍采用横轴墨卡托投影（UTM）。
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