原點:包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心;
Z軸:由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向;
X軸:由原點指向格林尼治參考子午線與赤道面(歷元2000.0)的交點;
Y軸:與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標系;
2000國家大地坐標系采用橢球簡稱CGCS2000橢球。"/>
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2000國家大地坐標系轉(zhuǎn)換指南

2000國家大地坐標系


圖片
1

2000國家大地坐標系定義


2000國家大地坐標系定義
原點包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心;


Z軸:由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向;
X軸:由原點指向格林尼治參考子午線與赤道面(歷元2000.0)的交點;
Y軸:與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標系;


2000國家大地坐標系采用橢球簡稱CGCS2000橢球。


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CGCS2000橢球參數(shù)

長半軸    α=6378137m

扁率       ?=1/298.257222101

地心引力常數(shù)     GM=3.986004418x1014m3s-2
地球自轉(zhuǎn)角速度    ω=7.292115x10-5rads-1


CGCS2000參考橢球
a)CGCS2000參考橢球是一旋轉(zhuǎn)橢球,其幾何中心與CGCS2000的原點重合,旋轉(zhuǎn)軸與CGCS2000的Z軸一致,其表面代表地球的數(shù)學表面。
b)CGCS2000參考橢球又是其表面為正常重力場的等位面的正常橢球。
c)CGCS2000參考橢球由四個常數(shù)(a,GM,J2,ω)定義。
一般規(guī)定
a)“2000中國大地坐標系”,又稱“2000 國家大地坐標系”;英譯為 China Geodetic Coordinate System 2000,縮寫為 CGCS2000;
b)CGCS2000由原點、尺度、坐標軸的定向及其時間演變定義,由地面點集合的坐標和速度實現(xiàn);
c) 采用CGCS2000參考橢球參數(shù)進行三維坐標變換;
d) 大地經(jīng)緯度變換為地圖平面坐標,采用高斯-克呂格投影或墨卡托投影。
圖片
2
大地測量控制點坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)規(guī)范



范圍
本標準規(guī)定了大地測量控制點坐標轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標系的技術(shù)要求,包括重合點選取、坐標轉(zhuǎn)換模型、轉(zhuǎn)換方法、精度評價等。
本標準適用于地方獨立坐標系、1954年北京坐標系、1980西安坐標系、WGS-84坐標系以及ITRF框架下的大地測量控制點向2000國家大地坐標系的坐標轉(zhuǎn)換。


控制點精度
2000國家大地坐標系控制點實現(xiàn)精度及省、市級衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級點、D級點轉(zhuǎn)換后的精度要求見表1。


表1   2000國家大地坐標系控制點點位中誤差

2000國家大地坐標系坐標框架
2000國家大地坐標系的框架由2000國家大地控制網(wǎng)點組成,其參考框架是ITRF97,參考歷元為2000.0。


(1)2000國家大地控制網(wǎng)構(gòu)成
① 2000國家GPS大地控制網(wǎng),及其控制下完成的省(市)GPS 基礎控制網(wǎng);
② 在2000系下完成天文大地網(wǎng)聯(lián)合平差獲得的近5萬個一、二等天文大地網(wǎng)點;
③ 在2000系下平差后獲得的近8萬個三、四等天文大地網(wǎng)點。
(2)2000國家大地控制網(wǎng)按精度不同可劃分為三個層次網(wǎng)
第一層次為CGCS2000連續(xù)運行GPS網(wǎng)(國家CORS系統(tǒng))。CGCS2000的維持 主要依靠連續(xù)運行GPS觀測站, 它們是CGCS2000的骨架, 其坐標精度為mm級, 速度精度為1mm/a。   
第二層次為2000國家GPS大地控制網(wǎng)。由全國GPS一、二級網(wǎng)、國家GPS A、 B級網(wǎng),地殼運動監(jiān)測網(wǎng)和地殼運動觀測網(wǎng)絡工程網(wǎng)組成, 共計2600多點, 其三維地心坐標精度約為3cm。在2000國家GPS大地控制網(wǎng)下建立的省(市)GPS 基礎控制網(wǎng)。   
第三層次為2000系下獲得的全國天文大地控制網(wǎng)(約有5萬點)與全國三、 四等三角網(wǎng)(約有8萬點)。它是CGCS2000的加密框架。全國天文大地網(wǎng)平均點位精度達到±0.11m(整體平差結(jié)果),大地高誤差不超過0.5m,全國三、 四等三角網(wǎng)平均點位精度為±0.07m(相對國家一二等三角點分區(qū)平差結(jié)果)。

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2000國家大地坐標系坐標框架特點

01時間長
空間大地網(wǎng)——2000國家GPS大地控制網(wǎng)(20年);
地面大地網(wǎng)——國家天文大地控制網(wǎng)(70多年)。
02數(shù)據(jù)量大
2000GPS網(wǎng)2500多點、4600多條基線;當前4508點。天文大地網(wǎng)近5萬點、未知參數(shù)20多萬個;30多萬條觀測信息。
03覆蓋廣
天文大地網(wǎng)覆蓋全國內(nèi)陸地區(qū);
2000GPS控制網(wǎng)覆蓋全國內(nèi)陸和部分沿海島嶼。
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3

控制點使用原則


高精度制點可用于低精度控制網(wǎng)的外部控制。
控制點使用原則為:
a)國家級衛(wèi)星導航定位基準站點:可作為省級及以下衛(wèi)星導航定位基準站網(wǎng)建設的控制點。
b)2000國家GPS大地控制網(wǎng)點:可作為天文大地點控制點及相 對獨立的平面坐標系建立控制點。
c)省級衛(wèi)星導航定位基準站點:點位坐標歸算到2000國家大 地坐標系后,可作為C、D控制點及相對獨立的平面坐標系建立控制點。
d)省、市衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級點、D級點:點位坐標歸算到 2000國家大地坐標系后,可作為建立相對獨立的平面坐標系的控制點。
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4
模型選用和適用范圍

控制點轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標系的轉(zhuǎn)換模型及適用范圍


模型選用
轉(zhuǎn)換模型包括以下6種形式:
a)空間直角坐標轉(zhuǎn)換模型:包括布爾莎模型和莫洛金斯基模型,用于不同參考橢球間空間直角坐標轉(zhuǎn)換,重合點坐標為X、Y和 Z;
b)三維七參數(shù)大地坐標轉(zhuǎn)換模型:用于不同參考橢球間的大地坐標轉(zhuǎn)換,重合點坐標為B、L和H;
c)二維七參數(shù)大地坐標轉(zhuǎn)換模型:用于不同參考橢球間的橢球面上大地坐標轉(zhuǎn)換,重合點坐標為B和L;
d)三維四參數(shù)空間直角坐標轉(zhuǎn)換模型:用于不同參考橢球間的空間直角坐標系間的坐標轉(zhuǎn)換,重合點坐標為X、Y和Z;
e)二維四參數(shù)平面坐標轉(zhuǎn)換模型:用于不同高斯投影平面坐標轉(zhuǎn)換,重合點坐標為x和y;
f)多項式擬合模型:有橢球面和平面兩種形式。
不同坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換模式
不同坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換通常有兩類轉(zhuǎn)換模式:二維轉(zhuǎn)換模式、三維轉(zhuǎn)換模式。


圖片

各種轉(zhuǎn)換模型各有其特點和適用性,因此,在坐標轉(zhuǎn)換時,對各種坐標轉(zhuǎn)換模型的適用特點、影響因素及轉(zhuǎn)換精度進行分析,為不同區(qū)域坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換選擇合適的坐標轉(zhuǎn)換模型提供依據(jù)是十分必要的。
幾種常用坐標轉(zhuǎn)換模型


各坐標轉(zhuǎn)換模型的特點
① 布爾莎Bursa七參數(shù)為三維空間直角坐標轉(zhuǎn)換模型,不存在模型誤差和投影變形誤差,可適用于任何區(qū)域的高精度坐標轉(zhuǎn)換。
② 二維四參數(shù)為高斯平面坐標轉(zhuǎn)換模型,由于受投影變形誤差的影響,離中央子午線越遠其轉(zhuǎn)換精度越差,因此,它一般適用于較小區(qū)域的轉(zhuǎn)換。
③ 二維七參數(shù)為橢球面上的二維轉(zhuǎn)換模型,不存在投影變形誤差, 因此基本不受范圍的限制,且轉(zhuǎn)換精度較高。但是它計算復雜。
④ 三維多項式與二維多項式均是一種多項式逼近(擬合)的轉(zhuǎn)換模型。當重合點分布均勻、數(shù)量足夠,且目標坐標系的精度比源坐標系的精度高時,可以得到較高的轉(zhuǎn)換精度。但當重合點數(shù)量較少且分布不均勻時,轉(zhuǎn)換精度降低,尤其不適用于轉(zhuǎn)換外推。

來源:網(wǎng)絡
轉(zhuǎn)載于:GIS前沿
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