【正文】 報告人 : 姚宜斌 教授 單位 : 武漢大學 2022國家大地坐標系推廣使用技術(shù)指南 2022年 5月 24日星期二 四川成都 主要內(nèi)容 一 二 五 六 緒論 政策 基本概念 2022國家大地坐標系與現(xiàn)行的坐標系的關(guān)系 控制點坐標轉(zhuǎn)換 獨立坐標系建立聯(lián)系的方法 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)成果轉(zhuǎn)換 成果服務(wù) 附錄 四 三 七 八 2022年 5月 24日星期二 一 .緒論 緒論 ? 建國以來 ， 國家測繪地理信息局先后于上世紀 50年代和 80年代建設(shè)了基于參考橢球的國家大地坐標系統(tǒng) （ 參心坐標系 ） —— 1954年北京坐標系和 1980西安坐標系 ， 測制了各種比例尺地形圖 ， 并應(yīng)用于國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的各個領(lǐng)域 ， 提供了基礎(chǔ)的測繪保障服務(wù) 。 總參測繪導(dǎo)航局于上世紀 80年代在 1954年北京坐標系的基礎(chǔ)上 ， 建設(shè)了新 1954年北京坐標系 。 ? 受當時科技水平的限制 ， 我國參心坐標系所采用的坐標系原點 、 坐標軸的方向均與采用現(xiàn)代科技手段測定的結(jié)果存在較大差異 ， 其原點與地球質(zhì)量中心有較大的偏差 ， 坐標系下的大地控制點的相對精度僅 為 106， 這導(dǎo)致先進的對地觀測技術(shù)所獲取的測繪成果在使用時的精度損失 ， 無法全面滿足現(xiàn)勢性較高的城市建設(shè) 、 行業(yè)部門對高精度測繪地理信息服務(wù)的要求 。 而且我國參心坐標系只能提供二維的點位坐標 。 同時并行使用兩個國家大地坐標系給實際應(yīng)用帶來很多問題 。 ? 2022年經(jīng)國務(wù)院批準 ， 國家測繪地理信息局向社會發(fā)公告 ， 于 2022年 7月 1日正式在全國啟用 2022國家大地坐標系 。 ? 本指南主要描述不同坐標系與 2022國家大地坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系并為各種控制點成果及基礎(chǔ)地理信息成果向 2022國家大地坐標系轉(zhuǎn)換提供轉(zhuǎn)換方法 。 2022年 9月 10日星期二 二 .政策 ?2022國家大地坐標系的啟用 ?加快 2022國家大地坐標系的推廣使用 ?對地方測繪地理信息行政主管部門提出的要求 關(guān)于印發(fā)啟用 2022國家坐標系實施方案的通知 國測國字 〔 2022〕 24號 ? 國務(wù)院各部委 、 各直屬機構(gòu) ， 各有關(guān)中央企業(yè) ， 各省 、 自治區(qū) 、直轄市測繪行政主管部門 ， 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團測繪主管部門： ? 經(jīng)國務(wù)院批準 ， 我國自 2022年 7月 1日起 ， 啟用 2022國家大地坐標系 。 為做好啟用 2022國家大地坐標系的實施工作 ， 我局組織制定了 《 啟用 2022國家大地坐標系實施方案 》 ， 現(xiàn)予印發(fā) ， 請遵照執(zhí)行 。 ? 附件： 《 現(xiàn)有測繪成果轉(zhuǎn)換到 2022國家大地坐標系技術(shù)指南 》 國家測繪局 二〇〇八年七月十七 日 2022國家大地坐標系的啟用 2022年 5月 24日星期二 國家測繪局公告 2022年第 2號： 根據(jù) 《 中華人民共和國測繪法 》 ， 經(jīng)國務(wù)院批準 ， 我國自 2022年 7月 1日起 ， 啟用 2022國家大地坐標系 。 2022國家大地坐標系與現(xiàn)行國家大地坐標系轉(zhuǎn)換 、 銜接的過渡期為 8～ 10年 。 ?現(xiàn)有各類測繪成果 ， ? 過渡期內(nèi) ， 可沿用現(xiàn)行國家大地坐標系； ? 2022年 7月 1日后 ， 新生產(chǎn)的應(yīng)采用 2022國家大地坐標系 。 ?現(xiàn)有地理信息系統(tǒng) ， ? 過渡期內(nèi) ， 逐步轉(zhuǎn)換到 2022國家大地坐標系； ? 2022年 7月 1日后 ， 新建設(shè)的應(yīng)采用 2022國家大地坐標系 。 加快 2022國家大地坐標系的推廣使用 2022年 5月 24日星期二 對地方測繪地理信息行政主管部門提出的要求 2022年 5月 24日星期二 三 .基本概念 ? 坐標系與坐標框架 ? 總地球橢球和參考橢球 ? 參心坐標系 (大地原點 ) ? 參心坐標框架 國家天文大地網(wǎng) ? 1954年北京坐標系 ? 1980西安坐標系 ? 新 1954北京坐標系 ? 相對獨立的平面坐標系 ? 地心坐標系 ? 國家地球參考系 (ITRS) ? 國際地球參考框架 (ITRF) ? 歷元 ? 2022國家大地坐標系 ? 2022國家大地坐標系坐標框架 ? WGS84坐標系 ? 板塊運動 ? 板塊運動改正 ? “ 4D”產(chǎn)品 坐標系與坐標框架 坐標系是定義坐標如何實現(xiàn)的一套理論方法。包括定義原點、基本平面和坐標軸的指向，同時還包括基本的數(shù)學和物理模型。 坐標系根據(jù)原點位置的不同可分為參心坐標系、地心坐標系、站心（測站中心）坐標系。 坐標系從其表現(xiàn)形式上可以分為空間直角坐標系、空間大地坐標系、站心直角坐標系、極坐標系和曲面坐標系等。從維數(shù)上可分為二維坐標系、三維坐標系等。 坐標框架是 實現(xiàn)一個特定坐標系而設(shè)置的參考點及其坐標屬性的集合 ?？紤]坐標變化時，還需要一個時間歷元，故時間尺度也是坐標參考框架的一部分。在參考框架下，其他點的坐標可以通過其相對于這些參考點位置的觀測量來確定。 2022年 9月 10日星期二 總地球橢球和參考橢球 地球橢球： 旋轉(zhuǎn)橢球體與地球形體非常接近，旋轉(zhuǎn)橢球面是一個形狀規(guī)則的數(shù)學表面，在其上可以做嚴密的計算，而且所推算的元素（如長度、角度）同大地水準面上的相應(yīng)元素非常接近。我們就把這種用來代表地球形狀的橢球稱為地球橢球。 總地球橢球： 在全球范圍內(nèi)與大地體最為密合的橢球。 參考橢球： 為了大地測量的實際需要，各個國家和地區(qū)只根據(jù)局部的天文、大地和重力測量資料，研究局部大地水準面的情況，確定一個與總橢球接近的橢球，以表示地球的大小，作為處理大地測量成果的依據(jù)。這樣的橢球只能較好地接近局部地區(qū)的大地水準面，不能反映大地體的情況，所以叫做參考橢球。它代表地球的數(shù)學表面。 2022年 9月 10日星期二 各橢球基準的參數(shù)比較 坐標系統(tǒng) 地球橢球 1954年 北京坐標系 1980 西安坐標系 WGS 84 2022國家 大地坐標系 橢球名稱 克拉索夫斯基 IUGG1975 WGS84 CGCS2022 建成年代 50年代 1979 1984 2022 橢球類型 參考橢球 參考橢球 總地球橢球 總地球橢球 a（ m） 6378245 6378140 6378137 6378137 J2或 C20 (f) － （ 1： ） J2: 103 （ 1： ） C20： 106 （ 1： ） J2: 103 1： / GM(m3s2) － 1014 1014 1014 ω（ rad/s） － 105 105 105 12 2022/5/24 2022年 9月 10日星期二 參心坐標系 參心坐標系是各個國家為了研究局部地球表面的形狀，在使地面測量數(shù)據(jù)歸算至橢球的各項改正數(shù)最小的原則下，選擇和局部區(qū)域的大地水準面最為密合的橢球作為參考橢球建立的坐標系?！皡⑿摹币庵竻⒖紮E球的中心。參考橢球的中心一般和地球質(zhì)心不一致。 一個國家參心坐標系的建立到實現(xiàn)一般要經(jīng)過 :1）定義橢球的大??； 2）進行橢球定位和定向，即確定橢球相對于地球的位置； 3）確定參心坐標系的大地原點； 4）進行地面觀測建立各點與原點之間的相對關(guān)系； 5）觀測值平差獲得各點的坐標。 由于各個國家定義的參考橢球不同，或采用相同的參考橢球，但參考橢球的定位與定向不同，因而有不同的參心坐標系。我國的 1954年北京坐標系、 1980西安坐標系以及新 1954年北京坐標系，均是參心坐標系。 2022年 9月 10日星期二 1954年北京坐標系 原蘇聯(lián) 1942年普爾科沃坐標系的坐標為起算數(shù)據(jù)，平差我國東北及東部區(qū)一等鎖，這樣傳算過來的坐標系就定名為1954年北京坐標系。 a．屬參心大地坐標系 b．采用克拉索夫斯基橢球的兩個幾何參數(shù) c. 大地原點在原蘇聯(lián)的普爾科沃 d．采用多點定位法進行橢球定位 e．高程基準為 1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面 f．高程異常以原蘇聯(lián) 1955年大地水準面重新平差結(jié)果為起算數(shù)據(jù) ,按我國天文水準路線推算而得 2022年 9月 10日星期二 1980年國家大地坐標系 ? 1980西安坐標系是完成全國天文大地網(wǎng)整體平差 后建立的 。 ? 橢球 參數(shù)采用的是 IUGG1975年推薦的橢球參數(shù) 。 橢球 定位和定向的條件是 : ? 橢 球 短 軸 平 行 于 地 球 地 軸 (由 地 球 質(zhì) 心 指 向 ) ? 首子午面平行于格林尼治平均天文 子午面 ? 橢球面同似大地水準面在我國境內(nèi)最密 合 2022年 9月 10日星期二 ? 大地坐標 原點在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn) ， 又稱 80西安坐標系 ? 多 點定位；橢球定位時按我國范圍內(nèi)高程異常值平方和最小為原則求解參數(shù) ? 大地 高程以 1956年青島驗潮站求出的黃海平均水面為基準 1980西安坐標系 2022年 5月 24日星期二 新 1954北京坐標系 ?新 1954年北京坐標系在 1980西安坐標系的基礎(chǔ)上 ， 將基于IUGG1975年橢球參數(shù)的 1980西安坐標系平差成果整體轉(zhuǎn)換為基于克拉索夫斯基橢球參數(shù)的坐標值 ， 并將 1980西安坐標系坐標原點空間平移建立起來的 。 2022年 9月 10日星期二 2022國家 大地坐標系 ? 原點 為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 ， 該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為 ， 定向的時間演化保證相對于地殼不產(chǎn)生殘余的全球旋轉(zhuǎn) ； ? X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面 （ 歷元 ） 的交點 ； ? Y軸與 Z軸 、 X軸構(gòu)成右手正交坐標系 。 2022國家大地坐標系的尺度為在引力相對論意義下的局部地球框架下的尺度 。 ? 2022國家大地坐標系采用的地球橢球參數(shù)數(shù)值為： ? 長半軸 ＝ 6378137m ? 扁率 =1/ ? 地心引力常數(shù) GM＝ 1014 m3s2 ? 自轉(zhuǎn)角速度 ＝ 105 rad/s 2022年 9月 10日星期二 2022國家大地控制網(wǎng) ? 2022國家大地控制網(wǎng)點是 2022國家大地坐標系的框架點 ， 是 2022國家大地坐標系的具體實現(xiàn) 。 2022國家大地控制網(wǎng)構(gòu)成： ? 2022國家 GPS大地控