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    【科普】测绘小知识:什么是CGCS2000坐标系

    来源:
    发布时间:
    2020-02-28


    01概述

    2000国家大地坐标系,是我国当前最新的国家大地坐标系,英文名称为China Geodetic Coordinate System 2000,英文缩写为CGCS2000。CGCS2000是2000国家大地坐标系,属于地心大地坐标系统,该系统以ITRF97参考框架为基准,参考框架历元为2000.0。

    02、坐标参数

    2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数的数值为:

    长半轴:a=6378137m

    扁率:f=1/298.257222101

    地心引力常数:GM=3.986004418×1014m3s−2

    自转角速度:ω=7.292115×10−5rads−1

    短半径b(m):6356752.31414

    极曲率半径c (m): 6399593.62586

    第一偏心率e:0.0818191910428

    第一偏心率平方e2:0.00669438002290

    第二偏心率 e′:0.0820944381519

    第二偏心率平方e′2:0.00673949677548

    1/4子午圈的长度Q(m):10001965.7293

    椭球平均半径R1(m):6371008.77138

    相同表面积的球半径R2(m):6371007.18092

    相同体积的球半径R3(m):6371000.78997

    椭球的正常位U0(m2s−2): 62636851.7149

    动力形状因子J2:0.001082629832258

    球谐系数J4:-0.00000237091126

    球谐系数J6: 0.00000000608347

    球谐系数J8: -0.00000000001427

    m=ω2a2b/GM:0.00344978650678

    赤道正常重力值γe(伽):9.7803253361

    两极正常重力值γp(伽):9.8321849379

    正常重力平均值γ(伽):9.7976432224

    纬度45度的正常重力值γ45°(伽):9.8061977695

    参考椭球

    03、坐标意义

    (1)原点位于地球质量中心的三维国家大地坐标系;

    (2)遥感卫星资料可基于地心坐标系;

    (3)应用现代空间技术进行地形图测绘和定位,可以大幅度提高点位表达的准确性,并且可以快速获取精确的三维地心坐标;

    陆态网CORS站分布图

    04、坐标背景

    为了我国经济的持续发展,为信息化社会发展提供一个地理平台作为基础,为了可以更科学的动态的描述地球,特别是随着各种空间大地测量技术的不断发展和完善,世界各国都在更新和完善各自的大地坐标系统和它相应的坐标框架。因此,地心坐标系统及其框架,在逐渐取代传统的非地心大地坐标系统及其框架。空间大地测量技术的发展,对大地基准的现代化提出了新的要求,也提供了实现的可能。

    采用三维地心坐标系,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。

    有鉴于中国经济、社会和科学技术的发展需求和可能,中国政府决定采用地心三维大地坐标系统,即从2008年7月1日起正式启用中国大地坐标系统2000(CGCS 2000)作为国家法定的坐标系,作为我国新一代的平面基准。

    坐标转换流程

    05、坐标获取方法

    (1)通过平差方法将 GPS 网纳入到2000国家大地坐标系统;

    (2)通过公共点求解转换参数进行置换;

    (3)按已公布的ITRF框架之间的转换方式进行置换。

    上述方法(1)是我国GPS控制网,由WGS84坐标系向工程坐标系或北京1954年坐标系和1984西安坐标系转换的一种通用方法。但该方法要求施工者至少有两个控制点的目标坐标系的坐标,而且要保证一定的精度才能实现整个控制网的精度。在这种情况下,控制网施工单位或个人往往是通过向国家测绘成果主管部门申请、购买,并且要与测绘主管部门签属相关的保密协议。这种方式,不仅耗时而且会对增加施工成本。以一个D级控制网为例,控制网施工者往往会购买测区周边3个国家C级控制点成果,按陕西省测绘局成果价格计算,C级GPS 国家控制点平面位置600元/个,高程控制点200元/个,一个C级三维点为 800 元,3个点要2400元。这对小型生产活动,是一笔较大的生产投入。

    方法(2)使用的前提是源坐标系统和目标坐标系都要有保持一定高的精度,这样求算的参数才具有一定的精度,此外,还需要被转换的原始坐标点在源坐标系内具有较高的精度。在执行起来,较大难度,可操作性不强。

    方法(3)是根据 CGCS2000 的定义,结合各坐标框架及历元经过一系列转换实现的。使用该方法必须解决如下几个核心问题即当前历元下测区内控制点的坐标、当前坐标框架和目标框架之间的转换参数、当前测区的速度场。只要满足上述条件,个人完全有能力实现 CGCS2000 坐标。该方法也是国家测绘地理信息局推荐的一种转换方法。当前从 IGS 站所能获得的精密星历一般是IGS05或IGS08星历,其对应的参考框架分别是ITRF05和ITRF08。卫星星历决定了定位成果所处的参考框架,当前参考框架下的测绘成果向CGCS2000转换时,其实质是当前参考框架向ITRF97转换。

    中国大陆速度场

    06、结语

    以上就是CGCS2000坐标系的详细说明,主要包括了坐标参数、坐标意义、坐标背景、坐标获取方法等功能。你记住了吗?


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