2000国家大地坐标系(201205)

[e-mail]@shao.ac.cn————0=∫dmVCv0=×∫dmVrCvv0=∫dDVDr0=×∫dDVrDrr3CTRS地球参考系的理论定义，实际上只给定了地球参考系固连于地球的方式。在实际应用中，还必须定义它的原点、尺度和定向。由于地球参考系的定向等的定义有一定的随意性，常需采用国际协议一致的方式来决定，另外在地球参考系实现过程中所采用的归算模型常数系统也常采用国际协议推荐的规范（如IERS规范），这就是所谓“协议”的含义。协议的地球参考系：CTRS的原点定义在整个地球（包括海洋和大气）的质量中心；CTRS的尺度定义为引力相对论意义下一局部地球框架内的尺度；CTRS的定向由国际时间局（BIH）给出的在历元1984.0的地球自转参数确定；CTRS的定向随时间的演变遵循相对于地壳无整体旋转的约束条件。4CTRF为了使地球参考系具体化，在地面上选取一定的参考点（观测台站）组成一个物理框架，这组参考点应具有一定的数量和易观测性，以保证地面上任何点的位置和运动状态通过这些参考点能得到定量的描述。这个物理框架与由一定的物理模型、常数系统和数据处理的方法，通过观测确定的参考点的坐标和位移速度，就组成一个协议的地球参考框架（CTRF）。CTRF是CTRS的具体实现，实用中的CTRS都是指CTRF。CTRF在建立的过程中应遵循CTRS的定义。ONSGHBLP0PPKLONSGHBP0PPKXYZL2P1PXYZ1.大地坐标：大地经度L，大地纬度B，大地高H；空间直角坐标系：X,Y,Z•参心（局部）坐标系地心坐标系L0B0A0L0B0A0H0NMS0A00(),PLBm0p0H——1954北京坐标系、1980西安坐标系的建立方法地面一组点的Xi，Yi，Zi就隐含了一个的坐标系。——WGS84坐标系、ITRF坐标系、2000中国大地坐标系的建立方法ITRFWGS841.ITRFITRF与IGS关系：随着国际GPS服务（IGS）的建立，ITRF与GPS的关系变得更加密切，IGS同ITRF紧密合作，一方面IERS负责建立和维持ITRF的测站坐标、速度和地球自转参数，另一方面IGS提供全球GPS观测数据并改进ITRF解。ITRFWGS841.ITRFITRF在建立和维持地区性大地坐标系中的作用首先，地区坐标系建立时用到了IGS的精密星历和地球定向参数（EOP），而IGS精密星历的参考框架是属于ITRF的。其次，地区坐标系建立所用的起始站为ITRF框架中的站点，计算时大多给这些站以很强的约束，这样建立的坐标系应与ITRF有很好的一致性ITRFWGS841.ITRF从二十世纪六十年代开始，为建立全球统一的大地坐标系，原美国国防部制图局（DMA）就曾建立了WGS60，随后又推出了改进的WGS66和WGS72。二十世纪八十年代中期，推出了WGS84坐标系。ITRFWGS842.WGS84WGS84坐标系是一个协议地球参考系，此外，WGS84还包括参考椭球、基本常数、地球重力场模型和全球大地水准面模型，所以实际上WorldGeodeticSystem（WGS）应直译为世界大地测量系统。实现：由一组全球分布的监测站坐标系实现。与ITRF的关系：WGS84与ITRF94地面点坐标分量的一致性在5cm水平。2.WGS84ITRFWGS84与ITRF的关系：基于WGS84参考框架计算的GPS卫星的精密星历与基于ITRF94的IGS精密星历的系统差不超过2cm，WGS84与ITRF94地面点坐标分量的一致性在5cm水平。WGS84椭球的4个基本常数是：ma0.6378137=563298.257223/1=α23810418.3986004−×=smGM111100.7292115−−⋅×=sradω2.WGS84ITRFWGS84与2000国家大地坐标系的关系9120002000GPSITRF973cm92WGS84G8731257NIMAITRF945cm93ITRF97ITRF94CGCS2000WGSG8736cmITRFWGS842.WGS84②1932年普尔科沃坐标系③1942年普尔科沃坐标系大地原点：普尔科沃天文台圆形大厅中心椭球参数：贝塞尔椭球参数定位方法：一点定位在1932年普尔科沃坐标系基础上改用克拉索夫斯基椭球参数，进行多点定位①1954北京坐标系实际上就是前苏联1942年普尔科沃坐标系的在我国的延伸2）采用克拉索夫斯基椭球a=6378245mα=1:298.33）多点定位1）属参心大地坐标系4）εX=εY=εZ=05）大地原点在前苏联的普尔科沃6）高程异常以苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算值，按我国天文水准路线推算。④特点：2）只涉及两个几何性质的椭球参数（a、α）a、J2、GM、ω5）定向不明确7）名不副实，容易引起一些误解3）几何大地测量和物理大地测量应用的椭球不统一6）未经过整体平差4）参考椭球面与大地水准面存在着自西向东明显的系统性倾斜，东部地区高程异常最大达+65米，全国平均为29米1）与GRS80比较，克拉索夫斯基椭球长半轴约大108m1954北京坐标系大陆部分的大地水准面图②采用IUGG1975推荐的椭球参数（a、J2、GM、ω）③多点定位，在我国按1º×1º间隔，均匀选取922点，组成弧度测量方程，解得大地原点上：①属参心大地坐标系0001.9''1.6''14.0mξηζ=−=−=−、、④定向明确。地球椭球的短轴平行于由地球质心指向的方向，起始大地子午面平行于我国起始天文子午面0===ZYXεεε⑤大地原点在我国中部地区，推算坐标的精度比较均匀，位于陕西省泾阳县永乐镇，在西安市以北60公里，可简称西安原点。大地经纬度的概略值是：L＝108º55′，B＝34º32′⑥1980国家大地坐标系建立后，用它计算了全国天文大地网整体平差近5万个点的成果1980国家大地坐标系大陆部分的大地水准面图新1954北京坐标系是将1980国家大地坐标系采用的IUGG1975椭球参数换成克拉索夫斯基椭球参数后，在空间平移后的一种参心大地坐标系，其平移量为1980国家大地坐标系解得的定位参数ΔX0、ΔY0、ΔZ0的值：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫Δ−=Δ−=Δ−=oooZZZYYYXXX198054191980541919805419新新新    DX1195419781954DX1119541978−⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡ΔΔΔ+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡DXoooZYXZYXZYX197810m1988ZCIO(BIH1968)X(BIH1968)YZXma6378140m1:298.257DX27DX21954DX21980DX25m北京北京5454坐标系坐标系¾¾精度低；精度低；¾¾精度不均匀；精度不均匀；¾¾基准意义不明确。基准意义不明确。西安西安8080坐标系坐标系地心地心11号坐标系号坐标系地心地心22号坐标系号坐标系¾¾并非真正的地心坐并非真正的地心坐标系；标系；¾¾精度低（精度低（10m10m）。）。¾¾精度低；精度低；¾¾精度不均匀；精度不均匀；¾¾局部椭球密合。局部椭球密合。¾¾并非真正的地心坐并非真正的地心坐标系；标系；¾¾精度低（精度低（5m5m）。）。‹坐标系统不统一；‹精度偏低；‹使用混乱。几何大地控制网概况几何大地控制网概况¾¾上世纪上世纪3030年代开始，经过近年代开始，经过近7070年的努力，建立了全国天年的努力，建立了全国天文大地控制网，包括：三角网、测边网、导线网等。文大地控制网，包括：三角网、测边网、导线网等。框架：参心坐标系框架：参心坐标系历元：历元：不统一不统一精度约为：精度约为：33--44××1010--66导线网分布图导线网分布图三角网分布图三角网分布图结构弱，精度低。结构弱，精度低。¾¾我国先后建成四个较大规模的我国先后建成四个较大规模的GPSGPS大地网大地网框架：框架：ITRF96ITRF96历元：历元：1997.01997.0精度约为：精度约为：3*103*10--88一、二级网一、二级网框架：框架：ITRF93ITRF93历元：历元：1996.3651996.365精度约为：精度约为：1010--77AA、、BB级网级网框架：框架：ITRF96ITRF96历元：历元：1998.6801998.680精度优于精度优于2mm2mm地壳运动观测网络地壳运动观测网络框架：框架：ITRF96ITRF96历元：历元：1996.5821996.582精度约为：精度约为：1010--88形变监测网形变监测网GPSGPS大地控制网概况大地控制网概况国家大地控制网有三角琐、国家大地控制网有三角琐、三角网、导线网、测边网、三角网、导线网、测边网、天文网等天文网等¾¾观测历元不统一观测历元不统一¾¾大地网不统一大地网不统一全国空间网有全国空间网有GPSGPS一、二一、二级网、级网、AA、、BB级网、地壳运级网、地壳运动观测网、形变监测网等动观测网、形变监测网等¾¾基准不统一基准不统一¾¾观测历元不统一观测历元不统一¾¾精度偏低，精度不精度偏低，精度不均匀、不统一均匀、不统一布网及平差方式不同，大布网及平差方式不同，大地网相对精度地网相对精度33--44××1010--66，，边远地区边远地区10m10m以上。以上。¾¾椭球不统一椭球不统一几何网采用参考椭球，重几何网采用参考椭球，重力数据处理采用正常椭球力数据处理采用正常椭球19054200771721954a6378245mf=1:298.3IUGGGRS80a=6378137m,f=1:298.257222101a108m,1/f0.0431980IUGG75a6378140mf=1:298.257GRS80a3m,1/f0.00022231954101980141954地心参考椭球中心160mZBJ54XBJ54YBJ54我们需要什么样的坐标系？如何实现坐标系？大地测量工作者的主要任务！2000中国大地坐标系是全体测绘部门集体协作的结晶；是几代大地测量工作者共同努力的成果！包括：大地网的设计、观测、数据处理等。z近年来，总参测绘局与国家测绘局就我国新一代大地坐标系的技术问题，进行了深入讨论，达成一致意见。z我国新一代国家坐标系定名为2000中国大地坐标系。已经在全国正式启用。z2000中国大地坐标系，在不致误解的场合，可叫作2000国家大地坐标系。英译为ChinaGeodeticCoordinateSystem，缩写为CGCS2000。1.总参测绘局总参测绘局1998、2000年在郑州召开了大地坐标系研讨会，会议达到使用地心系的基本共识。一、启用地心坐标系的决策经过2.国家测绘局总参测绘局与国家测绘局业务主管部门根据两局领导关于修改“大地测量法式”的意见，从2002年起组织有关专家进行大地测量法式的修订工作，大地坐标系问题是核心内容之一。国家测绘局决定采用地心坐标系，并定名“2000国家大地坐标系”。2005年12月30日，在北京世纪金源大酒店国家测绘局主持了“我国建立使用地心坐标系方案评审会”，测绘界的10名院士、国务院各部委代表参加了会议。会上作了“我国建立使用地心坐标系方案”、“我国建立使用地心坐标系安全风险评估”两个报告。一、启用地心坐标系的决策经过经总参批准，自2007年8月1日起，启用2000中国大地坐标系（CGCS2000）。经国务院批准，自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系（CGCS2000）。二、地心坐标系的应用需求二、地心坐标系的应用需求二、地心坐标系的应用需求需求分析概括直接需求：武器发射、航天试验、导航、国际合作、大地测量等。间接需求：地图制图、工程建设、城市规划等。二、地心坐标系的应用需求建立建立20002000中国大地测量系统的目的中国大地测量系统的目的¾为经济建设服务¾为空间技术服务¾为