54和80以及2000坐標(biāo)系

1、,一、大地坐標(biāo)系統(tǒng)簡介坐標(biāo)系簡介北京54坐標(biāo)系西安80坐標(biāo)系2000國家坐標(biāo)系二、坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換方法,,大地坐標(biāo)系 用來表述地球上點(diǎn)的位置的一種地區(qū)坐標(biāo)系統(tǒng)。它采用一個(gè)十分近似于地球自然形狀的參考橢球作為描述和推算地面點(diǎn)位置和相互關(guān)系的基準(zhǔn)面。。它包括地心大地坐標(biāo)系（CGCS2000）和參心大地坐標(biāo)系（西安80、北京54）。 一個(gè)形狀、大小和定位、定向都已確定的地球橢球叫參考橢球。參考橢球一旦確定

2、，則標(biāo)志著大地坐標(biāo)系已經(jīng)建立。 若使參考橢球中心與地球平均質(zhì)心重合，則定義和建立了地心大地坐標(biāo)系。它是航天與遠(yuǎn)程武器和空間科學(xué)中各種定位測控測軌的依據(jù)。 若橢球表面與一個(gè)或幾個(gè)國家的局部大地水準(zhǔn)面吻合最好，則建立了一個(gè)國家或區(qū)域的局部大地坐標(biāo)系。,,橢球面上一點(diǎn)的位置，通常用大地經(jīng)度和大地緯度來 表示，某點(diǎn)的大地經(jīng)緯度稱為該點(diǎn)的大地坐標(biāo)。如圖示，NS為橢球旋轉(zhuǎn)軸，S稱南極，N稱北極。包括旋轉(zhuǎn)軸NS的平面稱為

3、子午面，子午面與橢球面的交線稱為子午線，也稱為經(jīng)線。垂直于旋轉(zhuǎn)NS的平面與橢球面的交線稱為緯線。圓心為橢球中心O的平行圈稱為赤道。,建立大地坐標(biāo)系，規(guī)定以橢球的赤道為基圈，以起始子午線（經(jīng)過英國格林威治天文臺的子午線）為主圈。對于圖中橢球面上任一點(diǎn)而言，其大地坐標(biāo)為：大地經(jīng)度L：過P點(diǎn)的子午面與起始子午面間的夾角。由格林威治子午線起算，向東為正，向西為負(fù)。大地緯度B：在P點(diǎn)的子午面上，P點(diǎn)的法線PK與赤道面的夾角。由赤道起算，向北為

4、正，向南為負(fù)。大地高H：是指從一地面點(diǎn)沿過此點(diǎn)的地球橢球面的法線到地球橢球面的距離。,基本情況 北京54坐標(biāo)系為參心大地坐標(biāo)系，大地上的一點(diǎn)可用經(jīng)度L54、緯度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基橢球?yàn)榛A(chǔ)，經(jīng)局部平差后產(chǎn)生的坐標(biāo)系橢球坐標(biāo)參數(shù)：長半軸a=6378245m；短半軸=6356863.0188m；扁率α=1/298.3。,1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng),它是1942普爾柯夫坐標(biāo)系在中國的延伸。 20世紀(jì)

5、50年代開始使用。 未根據(jù)我國情況，進(jìn)行橢球定位，由前蘇聯(lián)西伯利亞地區(qū)的一等鎖，經(jīng)我國的東北地區(qū)的呼瑪、吉拉林、東寧三個(gè)基準(zhǔn)網(wǎng)傳算；基于1954年北京坐標(biāo)系的我國天文大地網(wǎng)未進(jìn)行整體平差；高程異常是以前蘇聯(lián)1955年大地水準(zhǔn)面重新平差的結(jié)果為起算值，按我國天文水準(zhǔn)路線推算出來的，而高程又是以1956年青島驗(yàn)潮站的黃海平均海水面為基準(zhǔn)。,1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng),存在問題橢球參數(shù)有較大誤差?？死鞣蛩够鶛E球差數(shù)與現(xiàn)代精確的橢

6、球參數(shù)相比，長半軸約大109m。橢球參數(shù)與現(xiàn)代精確的橢球參數(shù)的差異較大，不包含表示地球物理特性的參數(shù)，給理論研究和實(shí)際工作帶來不便；橢球定向不十分明確，既不是指向CIO極，也不是指向我過的目前使用的JYD；通過局部分區(qū)平差得到，致使參考橢球面與我國大地水準(zhǔn)面呈西高東低的系統(tǒng)性傾斜，東部高程異常最大達(dá)67米。,1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng),1980年西安坐標(biāo)系,基本情況: 1978年決定對我國天文大地網(wǎng)進(jìn)行整體平差,重新選定橢球

7、，采用國際地理聯(lián)合會（IGU）第十六屆大會推薦的橢球參數(shù)，大地坐標(biāo)原點(diǎn)在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)的大地坐標(biāo)系，又稱西安坐標(biāo)系。并進(jìn)行橢球的定位、定向。,基本參數(shù)長半軸a=6378140±5（m）短半軸b=6356755.2882m扁 率α=1/298.257第一偏心率平方 =0.00669438499959 第二偏心率平方=0.00673950181947定位、定向 起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，

8、橢球面與大地水準(zhǔn)面在我國境內(nèi)符合最好，高程系統(tǒng)采用1956年黃海平均海水面為高程起算基準(zhǔn)。,特點(diǎn)：采用多點(diǎn)定位原理建立，理論嚴(yán)密，定義明確；橢球參數(shù)為現(xiàn)代精確的地球總橢球參數(shù)；橢球面與我國大地水準(zhǔn)面吻合得較好；橢球短半軸指向明確；經(jīng)過了整體平差，點(diǎn)位精度高。,2000國家大地坐標(biāo)系,基本參數(shù)2000國家大地坐標(biāo)系是全球地心坐標(biāo)系在我國的具體體現(xiàn)，其原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心。Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)

9、議極地方向（BIH國際時(shí)間局），X軸指向BIH1984.0定義的零子午面與協(xié)議赤道的交點(diǎn)，Y軸按右手坐標(biāo)系確定。2000國家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)如下：長半軸 a=6378137m扁率　f=1/298.257222101地心引力常數(shù)　GM=3.986004418×1014m3s-2自轉(zhuǎn)角速度　ω=7.292l15×10-5rad s-1,必要性北京54坐標(biāo)系與西安80坐標(biāo)系都是參心坐標(biāo)系，即局部坐標(biāo)系

10、，坐標(biāo)系的原點(diǎn)與地心有較大偏差，因此造成了以下問題：首先，自上世紀(jì)50年代衛(wèi)星上天，人類進(jìn)入空間時(shí)代，大地測量也進(jìn)入空間時(shí)代，現(xiàn)在大地測量是以GPS為代表的空間時(shí)代。時(shí)代變了，測量手段也變了。以前用經(jīng)緯儀和測距儀；現(xiàn)在則用GPS，角度測量和距離測量與坐標(biāo)系沒有關(guān)系，而GPS測量與坐標(biāo)系有直接關(guān)系。用GPS進(jìn)行控制測量時(shí)，地面點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)參考于地心坐標(biāo)系，不可參考于局部坐標(biāo)系。,必要性北京54坐標(biāo)系與西安80坐標(biāo)系都是參心坐標(biāo)系，即局部坐

11、標(biāo)系，坐標(biāo)系的原點(diǎn)與地心有較大偏差，因此造成了以下問題：首先，自上世紀(jì)50年代衛(wèi)星上天，人類進(jìn)入空間時(shí)代，大地測量也進(jìn)入空間時(shí)代，現(xiàn)在大地測量是以GPS為代表的空間時(shí)代。時(shí)代變了，測量手段也變了。以前用經(jīng)緯儀和測距儀；現(xiàn)在則用GPS，角度測量和距離測量與坐標(biāo)系沒有關(guān)系，而GPS測量與坐標(biāo)系有直接關(guān)系。用GPS進(jìn)行控制測量時(shí)，地面點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)參考于地心坐標(biāo)系，不可參考于局部坐標(biāo)系。,,首先，自上世紀(jì)50年代衛(wèi)星上天，人類進(jìn)入空間時(shí)代，大地測

12、量也進(jìn)入空間時(shí)代，現(xiàn)在大地測量是以GPS為代表的空間時(shí)代。時(shí)代變了，測量手段也變了。以前用經(jīng)緯儀和測距儀；現(xiàn)在則用GPS，角度測量和距離測量與坐標(biāo)系沒有關(guān)系，而GPS測量與坐標(biāo)系有直接關(guān)系。用GPS進(jìn)行控制測量時(shí)，地面點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)參考于地心坐標(biāo)系，不可參考于局部坐標(biāo)系。,,其次，在衛(wèi)星導(dǎo)航日益普及的今天，與導(dǎo)航配套使用的地圖也應(yīng)采用同衛(wèi)星導(dǎo)航一致的坐標(biāo)系。否則，衛(wèi)星導(dǎo)航的有效性將受到嚴(yán)重影響。以1954年北京坐標(biāo)系的地形圖為例，導(dǎo)航位置與圖

13、上位置之差可以達(dá)到100多米，這樣大的誤差是不允許的。再次，航天器測控和武器制導(dǎo)一定在地心坐標(biāo)系進(jìn)行。使用局部坐標(biāo)系，將會引入很大測控誤差。局部坐標(biāo)系不支持空間科學(xué)和遠(yuǎn)程武器對大地測量的要求。,現(xiàn)代大地坐標(biāo)系應(yīng)滿足下列基本要求： ① 地心； ② 三維； ③ 高精度； ④ 定義符合IERS（國際地球自轉(zhuǎn)和參考系服務(wù)）協(xié)議。 這四點(diǎn)也是現(xiàn)代大地坐標(biāo)系的基本特征，體現(xiàn)了現(xiàn)代大地坐標(biāo)系的科

14、學(xué)性、先進(jìn)性和統(tǒng)一性。 1954年北京坐標(biāo)系與1980西安坐標(biāo)系，顯然不具備這些特性，因而都算不上現(xiàn)代大地基準(zhǔn)了。 我們的結(jié)論是：為了適應(yīng)空間時(shí)代我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展以及測繪科技本身的發(fā)展，適應(yīng)大地坐標(biāo)系的發(fā)展趨勢，我國大地坐標(biāo)系應(yīng)當(dāng)更新?lián)Q代，應(yīng)當(dāng)現(xiàn)代化。,,為了適應(yīng)空間時(shí)代我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展以及測繪科技本身的發(fā)展，適應(yīng)大地坐標(biāo)系的發(fā)展趨勢，我國大地坐標(biāo)系應(yīng)當(dāng)更新?lián)Q代，應(yīng)當(dāng)現(xiàn)代化。 因此2000國家坐標(biāo)系應(yīng)運(yùn)而生,,