【正文】 報(bào)告人 : 姚宜斌 教授 單位 : 武漢大學(xué) 2022國(guó)家大地坐標(biāo)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(guó)家大地坐標(biāo)系與現(xiàn)行的坐標(biāo)系的關(guān)系 控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 獨(dú)立坐標(biāo)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(guó)以來(lái) ， 國(guó)家測(cè)繪地理信息局先后于上世紀(jì) 50年代和 80年代建設(shè)了基于參考橢球的國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng) （ 參心坐標(biāo)系 ） —— 1954年北京坐標(biāo)系和 1980西安坐標(biāo)系 ， 測(cè)制了各種比例尺地形圖 ， 并應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域 ， 提供了基礎(chǔ)的測(cè)繪保障服務(wù) 。 總參測(cè)繪導(dǎo)航局于上世紀(jì) 80年代在 1954年北京坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上 ， 建設(shè)了新 1954年北京坐標(biāo)系 。 ? 受當(dāng)時(shí)科技水平的限制 ， 我國(guó)參心坐標(biāo)系所采用的坐標(biāo)系原點(diǎn) 、 坐標(biāo)軸的方向均與采用現(xiàn)代科技手段測(cè)定的結(jié)果存在較大差異 ， 其原點(diǎn)與地球質(zhì)量中心有較大的偏差 ， 坐標(biāo)系下的大地控制點(diǎn)的相對(duì)精度僅 為 106， 這導(dǎo)致先進(jìn)的對(duì)地觀測(cè)技術(shù)所獲取的測(cè)繪成果在使用時(shí)的精度損失 ， 無(wú)法全面滿足現(xiàn)勢(shì)性較高的城市建設(shè) 、 行業(yè)部門對(duì)高精度測(cè)繪地理信息服務(wù)的要求 。 而且我國(guó)參心坐標(biāo)系只能提供二維的點(diǎn)位坐標(biāo) 。 同時(shí)并行使用兩個(gè)國(guó)家大地坐標(biāo)系給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)很多問(wèn)題 。 ? 2022年經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn) ， 國(guó)家測(cè)繪地理信息局向社會(huì)發(fā)公告 ， 于 2022年 7月 1日正式在全國(guó)啟用 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系 。 ? 本指南主要描述不同坐標(biāo)系與 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系并為各種控制點(diǎn)成果及基礎(chǔ)地理信息成果向 2022國(guó)家大地坐標(biāo)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(guó)家大地坐標(biāo)系的啟用 ?加快 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系的推廣使用 ?對(duì)地方測(cè)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(guó)家坐標(biāo)系實(shí)施方案的通知 國(guó)測(cè)國(guó)字 〔 2022〕 24號(hào) ? 國(guó)務(wù)院各部委 、 各直屬機(jī)構(gòu) ， 各有關(guān)中央企業(yè) ， 各省 、 自治區(qū) 、直轄市測(cè)繪行政主管部門 ， 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)測(cè)繪主管部門： ? 經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn) ， 我國(guó)自 2022年 7月 1日起 ， 啟用 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系 。 為做好啟用 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系的實(shí)施工作 ， 我局組織制定了 《 啟用 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系實(shí)施方案 》 ， 現(xiàn)予印發(fā) ， 請(qǐng)遵照?qǐng)?zhí)行 。 ? 附件： 《 現(xiàn)有測(cè)繪成果轉(zhuǎn)換到 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系技術(shù)指南 》 國(guó)家測(cè)繪局 二〇〇八年七月十七 日 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系的啟用 2022年 5月 24日星期二 國(guó)家測(cè)繪局公告 2022年第 2號(hào)： 根據(jù) 《 中華人民共和國(guó)測(cè)繪法 》 ， 經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn) ， 我國(guó)自 2022年 7月 1日起 ， 啟用 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系 。 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系與現(xiàn)行國(guó)家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換 、 銜接的過(guò)渡期為 8～ 10年 。 ?現(xiàn)有各類測(cè)繪成果 ， ? 過(guò)渡期內(nèi) ， 可沿用現(xiàn)行國(guó)家大地坐標(biāo)系； ? 2022年 7月 1日后 ， 新生產(chǎn)的應(yīng)采用 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系 。 ?現(xiàn)有地理信息系統(tǒng) ， ? 過(guò)渡期內(nèi) ， 逐步轉(zhuǎn)換到 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系； ? 2022年 7月 1日后 ， 新建設(shè)的應(yīng)采用 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系 。 加快 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系的推廣使用 2022年 5月 24日星期二 對(duì)地方測(cè)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(biāo)系與坐標(biāo)框架 ? 總地球橢球和參考橢球 ? 參心坐標(biāo)系 (大地原點(diǎn) ) ? 參心坐標(biāo)框架 國(guó)家天文大地網(wǎng) ? 1954年北京坐標(biāo)系 ? 1980西安坐標(biāo)系 ? 新 1954北京坐標(biāo)系 ? 相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系 ? 地心坐標(biāo)系 ? 國(guó)家地球參考系 (ITRS) ? 國(guó)際地球參考框架 (ITRF) ? 歷元 ? 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系 ? 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)框架 ? WGS84坐標(biāo)系 ? 板塊運(yùn)動(dòng) ? 板塊運(yùn)動(dòng)改正 ? “ 4D”產(chǎn)品 坐標(biāo)系與坐標(biāo)框架 坐標(biāo)系是定義坐標(biāo)如何實(shí)現(xiàn)的一套理論方法。包括定義原點(diǎn)、基本平面和坐標(biāo)軸的指向，同時(shí)還包括基本的數(shù)學(xué)和物理模型。 坐標(biāo)系根據(jù)原點(diǎn)位置的不同可分為參心坐標(biāo)系、地心坐標(biāo)系、站心（測(cè)站中心）坐標(biāo)系。 坐標(biāo)系從其表現(xiàn)形式上可以分為空間直角坐標(biāo)系、空間大地坐標(biāo)系、站心直角坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系和曲面坐標(biāo)系等。從維數(shù)上可分為二維坐標(biāo)系、三維坐標(biāo)系等。 坐標(biāo)框架是 實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定坐標(biāo)系而設(shè)置的參考點(diǎn)及其坐標(biāo)屬性的集合 ?？紤]坐標(biāo)變化時(shí)，還需要一個(gè)時(shí)間歷元，故時(shí)間尺度也是坐標(biāo)參考框架的一部分。在參考框架下，其他點(diǎn)的坐標(biāo)可以通過(guò)其相對(duì)于這些參考點(diǎn)位置的觀測(cè)量來(lái)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(gè)形狀規(guī)則的數(shù)學(xué)表面，在其上可以做嚴(yán)密的計(jì)算，而且所推算的元素（如長(zhǎng)度、角度）同大地水準(zhǔn)面上的相應(yīng)元素非常接近。我們就把這種用來(lái)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(cè)量的實(shí)際需要，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)只根據(jù)局部的天文、大地和重力測(cè)量資料，研究局部大地水準(zhǔn)面的情況，確定一個(gè)與總橢球接近的橢球，以表示地球的大小，作為處理大地測(cè)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(zhǔn)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(xué)表面。 2022年 9月 10日星期二 各橢球基準(zhǔn)的參數(shù)比較 坐標(biāo)系統(tǒng) 地球橢球 1954年 北京坐標(biāo)系 1980 西安坐標(biāo)系 WGS 84 2022國(guó)家 大地坐標(biāo)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(biāo)系 參心坐標(biāo)系是各個(gè)國(guó)家為了研究局部地球表面的形狀，在使地面測(cè)量數(shù)據(jù)歸算至橢球的各項(xiàng)改正數(shù)最小的原則下，選擇和局部區(qū)域的大地水準(zhǔn)面最為密合的橢球作為參考橢球建立的坐標(biāo)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(gè)國(guó)家參心坐標(biāo)系的建立到實(shí)現(xiàn)一般要經(jīng)過(guò) :1）定義橢球的大?。?2）進(jìn)行橢球定位和定向，即確定橢球相對(duì)于地球的位置； 3）確定參心坐標(biāo)系的大地原點(diǎn)； 4）進(jìn)行地面觀測(cè)建立各點(diǎn)與原點(diǎn)之間的相對(duì)關(guān)系； 5）觀測(cè)值平差獲得各點(diǎn)的坐標(biāo)。 由于各個(gè)國(guó)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(biāo)系。我國(guó)的 1954年北京坐標(biāo)系、 1980西安坐標(biāo)系以及新 1954年北京坐標(biāo)系，均是參心坐標(biāo)系。 2022年 9月 10日星期二 1954年北京坐標(biāo)系 原蘇聯(lián) 1942年普爾科沃坐標(biāo)系的坐標(biāo)為起算數(shù)據(jù)，平差我國(guó)東北及東部區(qū)一等鎖，這樣傳算過(guò)來(lái)的坐標(biāo)系就定名為1954年北京坐標(biāo)系。 a．屬參心大地坐標(biāo)系 b．采用克拉索夫斯基橢球的兩個(gè)幾何參數(shù) c. 大地原點(diǎn)在原蘇聯(lián)的普爾科沃 d．采用多點(diǎn)定位法進(jìn)行橢球定位 e．高程基準(zhǔn)為 1956年青島驗(yàn)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(zhǔn)面重新平差結(jié)果為起算數(shù)據(jù) ,按我國(guó)天文水準(zhǔn)路線推算而得 2022年 9月 10日星期二 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系 ? 1980西安坐標(biāo)系是完成全國(guó)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(zhǔn)面在我國(guó)境內(nèi)最密 合 2022年 9月 10日星期二 ? 大地坐標(biāo) 原點(diǎn)在陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn) ， 又稱 80西安坐標(biāo)系 ? 多 點(diǎn)定位；橢球定位時(shí)按我國(guó)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(yàn)潮站求出的黃海平均水面為基準(zhǔn) 1980西安坐標(biāo)系 2022年 5月 24日星期二 新 1954北京坐標(biāo)系 ?新 1954年北京坐標(biāo)系在 1980西安坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上 ， 將基于IUGG1975年橢球參數(shù)的 1980西安坐標(biāo)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(biāo)值 ， 并將 1980西安坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)空間平移建立起來(lái)的 。 2022年 9月 10日星期二 2022國(guó)家 大地坐標(biāo)系 ? 原點(diǎn) 為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心 ； ? Z軸由原點(diǎn)指向歷元 ， 該歷元的指向由國(guó)際時(shí)間局給定的歷元為 ， 定向的時(shí)間演化保證相對(duì)于地殼不產(chǎn)生殘余的全球旋轉(zhuǎn) ； ? X軸由原點(diǎn)指向格林尼治參考子午線與地球赤道面 （ 歷元 ） 的交點(diǎn) ； ? Y軸與 Z軸 、 X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系 。 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系的尺度為在引力相對(duì)論意義下的局部地球框架下的尺度 。 ? 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)數(shù)值為： ? 長(zhǎng)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(guó)家大地控制網(wǎng) ? 2022國(guó)家大地控制網(wǎng)點(diǎn)是 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系的框架點(diǎn) ， 是 2022國(guó)家大地坐標(biāo)系的具體實(shí)現(xiàn) 。 2022國(guó)家大地控制網(wǎng)構(gòu)成： ? 2022國(guó)家 GPS大地控