【文章內容簡介】 技術文件向世界各國有關機構公布 ITRFyy。年序 yy指明了 ITRF 在框架形成過程中，使用的有效數據所至的最終年代，如 ITRF97 表明220 5Jc ?? 8 以坐標和速率表示的框架，所利用的有效數據一直到 1997 年。 ITRF 采用了 VLB I（甚長基線干涉）、 SLR（激光測衛(wèi)）、 LLR（激光測月）、DOR IS（多普勒衛(wèi)星跟蹤和無線電定位系統(tǒng) ）和 GPS（全球定位系統(tǒng)）等多種空間大地測量技術，它是綜合多個數據分析中心的解算結果，由一系列測站相對于某一參考歷元的坐標和位移速度構成 ，即它是通過一組固定于地球表面而且只作線性運動的大地點的坐標及坐標變化速率組成。 、 BJ54 坐標系 該坐標系源自于原蘇聯采用過的 1942 年普爾科夫坐標系。 該坐標系采用的參考橢球是克拉索夫斯基橢球，該橢球的參數為： a=6378245 f=1/ BJ54 坐標系的缺點： 自 P54 建立以來，在該坐標系內進行了許多地區(qū)的局部平差，其成果得到了廣泛的應 用。但是隨著測繪新理論、新技術的不斷發(fā)展，人們發(fā)現該坐標系存在如下缺點： 橢球參數有較大誤差?？死鞣蛩够鶛E球差數與現代精確的橢球參數相比，長半軸約大 109m。 參考橢球面與我國大地水準面存在著自西向東明顯的系統(tǒng)性的傾斜，在東部地區(qū)大地水準面差距最大達 +60m。這使得大比例尺地圖反映地面的精度受到影響，同時也對觀測量元素的歸算提出了嚴格的要求。 幾何大地測量和物理大地測量應用的參考面不統(tǒng)一。我國在處理重力數據時采用赫爾默特 1900～ 1909 年正常重力公式，與這個公式相應的 赫爾默特扁球不是旋轉橢球，它與克拉索夫斯基橢球是不一致的，這給實際工作帶來了麻煩。 定向不明確。橢球短半軸的指向既不是國際是普遍采用的國際協(xié)議（原點） CIO（ Conventional International Origin），也不是我國地極原點；起始大地子午面也不是國際時間局 BIH（ Bureau International de I Heure）所定義的格林尼治平均天文臺子午面，從而給坐標換算帶來一些不便和誤差。 為此，我國在 1978 年在西安召開了 “ 全國天文大地網整體平 差會議 ” ，提出了建立屬于我國自己的大地坐標系，即后來的 1980 西安坐標系。但時至今日， 9 北京 54 坐標系仍然是在我國使用最為廣泛的坐標系。 坐標系 1980 年西安大地坐標系統(tǒng)所采用的地球橢球參數采用了 IAG 1975 年的推薦值，它們是： a=6378140 f =1/ 大地原點：我國中部陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)。 橢 球的短軸平行于地球的自轉軸（由地球質心指向 JYD 地極原點方向），起始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 準面在我國境內符合最好，高程系統(tǒng)以 1956 年黃海平均海水面為高程起算基準。 因 1980 年國家大地坐標系天文大地網整體平差，而 1954 年北京大地坐標系屬局部平差，使兩系統(tǒng)的坐標值存在偶然差（也包括局部性系統(tǒng)差）。兩系統(tǒng)間的差異，使地形圖圈廓線位置發(fā)生變化，按 1980 年國家大地坐標系測的圖與按1954 年北京坐標系測的圖，在接邊處會產生裂隙，這給實際工作帶來不便。經分析，差值主要來自橢球參數和定位改變而產生的系統(tǒng)差部分。 、新 BJ54 坐標系 為此，有關部門提出，將全國天文大地網整體平差的結果，通過 1980 年國家大地坐標系的定位參數 dX、 dY、 dZ（表示克拉索夫斯基橢球中心相對于 1975年國際橢球中心的三個坐標分量）和與克拉索夫斯基橢球參數 da、 dα，整體換算到克拉索夫斯基橢球體上，形成一個新的坐標系。有稱為 54 向 80過渡坐標系，有的稱 1954 年北京坐標系（整體平差轉換值），但習慣上稱新 1954 年北京坐標系。 橢球的幾何參數與克氏橢球一樣，而定位與定向的依據又完全與 80 坐標系一樣。 新 54 與舊 54 比較：兩系統(tǒng)同一點坐標的不同主要是由于一個是全國統(tǒng)一平差的結果，另一個是局部平差的結果。 新 54 與 80坐標系比 較：兩系統(tǒng)同一點坐標的不同主要是由于兩系統(tǒng)定義不同產生的系統(tǒng)差。 10 000000XYZ???000xyz???εεε、 CGCS2020 坐標系統(tǒng) CGCS2020 是以 ITRF 參考框架為基準，通過我國 GPS 連續(xù)運行基準站、空間大地控制網以及天文大地網與空間大地網聯合平差建立的地心大地坐標系統(tǒng)。2020 國家大地坐標系的原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心； 2020 國家大地坐標系的 Z 軸由原點指向歷元 的地球參考極的方向，該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為 的初始指向推算，定向的時間演化保證相對于地殼不產生殘余的全球旋轉， 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軸構成右手正交坐標系。采用廣義相對論意義下的尺度。 地方獨立坐標系 在生產實際中，我們通常把控制網投影到當地平均海拔高程面上，并以當地子午線作為中央子午線進行高斯投影建立地方獨立坐標系。地方獨立坐標系隱含一個與當地平均海拔高程對應的參考橢球 —— 地方參考橢球。地方參考橢球的中心、軸向和扁率 與國家參考橢球相同，其長半徑則有一改正量。 設地方獨立坐標系位于海拔高程為 h 的曲面上，該地方的大地水準面差距為ζ，則該曲面離國家參考橢球的 高度為： dN h??ξ （ 23） 又由獨立坐標系的定義知： //dN N da a? （ 24） 于是，地方參考橢球和國家參考橢球的關系可以表述為： 中心一致： （ 25） 軸向一致 : 11 ( / ) *Ld a d N n aa a d a??? （ 26） 扁率相等： Laa? （ 27） 長半徑有一增量： （ 28） 12 第三章 坐標轉換的理論基礎 坐標轉換問題的詳細了解對于測量很重要。首先，我們要弄清楚幾種坐標表示方法。大致有三種坐標表示方法：經緯度和高程，空間直角坐標，平面坐標和高程。我們通常說的 WGS84 坐標是經緯度和高程這一種，北京 54 坐標是平面坐標和高程著一種。 現在，再搞清楚轉換的嚴密性問題，在同一個橢球里的轉換都是 嚴密的，而在不同的橢球之間的轉換是不嚴密的。舉個例子，在 WGS84 坐標和北京 54 坐標之間是不存在一套轉換參數可以全國通用的，在每個地方會不一 樣，因為它們是兩個不同的橢球基準。 那么，兩個橢球間的坐標轉換應該是怎樣的呢？一般而言比較嚴密的是用七參數法（包括布爾莎模型，一步法模型，海爾曼特等），即 X 平移， Y 平移， Z平移， X 旋轉， Y旋轉， Z旋轉，尺度變化 K。要求得七參數就需要在一個地區(qū)需要 3個以上的已知點，如果區(qū)域范圍不大，最遠點間的距離不大于 30Km(經驗值 )，這可以用三參數（莫洛登斯基模型），即 X平移， Y 平移， Z 平移，而將 X 旋轉，Y 旋轉， Z 旋轉，尺度變化 K 視為 0，所以三參數只是七參數的一種特例。在本軟件中提供了計算三參數、七參數的功能。 在一個橢 球的不同坐標系中轉換可能會用到平面轉換，現階段一般分為四參數和平面網格擬合兩種方法，以四參數法在國內用的較多，舉個例子，在深圳既有北京 54 坐標又有深圳坐標，在這兩種坐標之間轉換就用到四參數，計算四參數需要兩個已知點。更精確的可以提供網格擬合數據 ,本軟件提供計算和應用四參數的功能 ,也提供了網格擬合的功能。另外，還有高程擬合的問題，大地水準面模型在國內用戶中很少會用到，但 在國際上已經是標準之一。 大地坐標系統(tǒng)與空間直角坐標系統(tǒng)的轉換原理 設地面點 P的坐標為 B、 L、 H，空間直角坐標為 X、 Y、 Z，坐標轉換 關系為 ： 13 2( ) c os c os( ) c os sin(1 ) sinpppx N H B Ly N H B Lz N e H B??????? ? ???（ 31） 式中， 221 sinaN eB? ? （ 32） 2222abe a?? （ 33） e為第一偏心率。 由空間直角坐標轉換為大地坐標通常采用下式： 2 si na r c t a n t a n (1 )a r c t a n( )c osc osae bBzWyLxRHNB?????????????（ 34） 式中，22222 2 21 si na rc ta nW e BzxyR x y z????