CGCS2000 国家大地坐标系及其应用.ppt
CGCS2000国家大地坐标系及其应用
房建华
内 容
一、概 述
二、地球的形状与地球椭球理论
三、参考系统与时间系统
四、国际大地测量坐标系统
五、国家和区域地心坐标系
六、参心大地坐标系统
七、大地坐标系统变换
八、地图投影变换
九、2000国家大地坐标系下成果的使用和申领
十、结束语
一、概 述
为了地描述地物的位置及位置的关系，需要参照系，又称参考系，参考系可以任意选取。当我们在平面上选定一个点，在点上选取共面的两条相交线作为标架，标架上标有测量长度单位刻划，一个平面参考坐标系就建成了。
在参考体上选取不共面的三条相交线作为标架，标架上标有测量长度单位刻划，一个三维参考坐标系就建成了。
球坐标
球坐标是三维坐标系的一种，用以确定三维空间中点、线、面以及体的位置，它以坐标原点为参考点。
球坐标系在地理学、天文学中都有着广泛应用，例如在天文学中，经度类于图 中的φ，纬度即类与(90°-θ)；测量实践中，球坐标中的θ角称为被测点P(r，θ，φ)的方位角，(90°-θ)称为高低角
坐标系分类
坐标系从其表现形式上可以分为空间直角坐标系、空间大地坐标系、站心直角坐标系、极坐标系和曲面坐标系等。从维数上可分为二维坐标系、三维坐标系等。
我国大地坐标系的演变
我国大地坐标系统经历了从局部参心坐标系统到全球地心坐标系统的演变。
我国上世纪50年代建立了1954北京坐标系(参心)。
80年代建立了1980西安坐标系(参心)。
本世纪7月1日新的中国大地坐标系统CGCS2000 经国务院批准正式启用(地心)。
为什么要启用中国大地坐标系统
我国上世纪50年代建立了1954北京坐标系和80年代建立了1980西安坐标系，我国已经完成了大量的国土测绘工作，尽管80西安坐标系较54北京坐标系有很多的改进，但是，随着科学技术的发展，这两个坐标系越来越不适应现代国防及经济建设的需要。
1954北京坐标系的先天不足
沿用前苏联的科拉索夫斯基椭球。
大地原点在前苏联(普尔科沃)，除高程异常结合我国的数据重新平差外，基本上是将1942普尔科沃坐标系延伸到我国。
高程基准为56年青岛黄海平均海平面。
高程异常利用前苏联1955大地水准面为起算数据(经重新平差)。
1954北京坐标系的缺点
椭球参数有较大的误差，比现代精确的椭球的长半轴长约109m，扁率倒数大了0.04。
参考椭球面与我国大地水准面密合较差，存在着自西向东明显的系统性倾斜，东部地区差到65m。
坐标原点不再北京，取名“北京坐标系”名不符实。
几何与物理大地测量的参考面不统一，两个参考椭球不一样，重力数据处理采用扁球而不是科拉索夫斯基旋转椭球，给实际工作带来很多麻烦。
椭球短轴定向不明确，椭球短轴指向既不是国际协议原点CIO，也不是我国地极原点JYD1968.0，起始子午面也不是格林尼治平均天文台子午面，坐标换算极为不便。
该坐标系按局部平差逐步提供控制成果，系统误差累计明显，使大地网扭曲变形，区域之间产生裂缝，在应用时矛盾与不合理之处甚多。
1980西安坐标系
为了改进54北京坐标系存在的不足，1978年我国开始建设的新的坐标系，新坐标系的大地原点在我国中部西安附近的泾阳县永乐镇，简称“西安原点”，相应的坐标系称为1980西安坐标系。
椭球短轴Z轴平行于地球质心指向JYD1968.0地极原点方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面(严格讲采用的不是国际协议原点CIO，大地起始子午面平行于我国起始天文子午面)X轴在大地起始子午面内与 Z轴垂直指向经度 0方向；Y轴与 Z、X轴成右手坐标系。
椭球参数采用IUG 1975年大会推荐的参数。
椭球面与我国境内的似大地水准面最为密合。经我国天文大地网整体平差，全国平均差值较54北京坐标系的29m减至10m,全国大部分地区在15m以内。
1980西安坐标系存在的问题
4)、椭球定位没有顾及全国国土1/3的海域。
[JYD—我国上世纪60年代建立了以1968.0年平北极为原点的地极坐标系统，用极原点三字的汉语拼音缩写。]
54年北京坐标系和80西安坐标系所采用的坐标系原点、坐标轴的方向均与采用现代科技手段测定的结果存在较大差异，其原点与地球质量中心有较大的偏差，坐标系下的大地控制点的相对精度仅为10-6，这导致先进的对地观测技术所获取的测绘成果在使用时的精度损失，无法全面满足现势性较高的城市建设、行业部门对高精度测绘地理信息服务的要求。
这两个参心坐标系只能提供二维的点位坐标。
54年北京坐标系和80西安坐标系这两个国家大地坐标系之间的转换造成测绘
