54和80以及2000坐標系

1、,一、大地坐標系統(tǒng)簡介坐標系簡介北京54坐標系西安80坐標系2000國家坐標系二、坐標系間的轉換方法,,大地坐標系 用來表述地球上點的位置的一種地區(qū)坐標系統(tǒng)。它采用一個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位置和相互關系的基準面。。它包括地心大地坐標系（CGCS2000）和參心大地坐標系（西安80、北京54）。 一個形狀、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、，則標志著大地坐標系已經(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系。它是航天與遠程武器和空間科學中各種定位測控測軌的依據(jù)。 若橢球表面與一個或幾個國家的局部大地水準面吻合最好，則建立了一個國家或區(qū)域的局部大地坐標系。,,橢球面上一點的位置，通常用大地經(jīng)度和大地緯度來 表示，某點的大地經(jīng)緯度稱為該點的大地坐標。如圖示，NS為橢球旋轉軸，S稱南極，N稱北極。包括旋轉軸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而言，其大地坐標為：大地經(jīng)度L：過P點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。大地緯度B：在P點的子午面上，P點的法線PK與赤道面的夾角。由赤道起算，向北為

4、正，向南為負。大地高H：是指從一地面點沿過此點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坐標系為參心大地坐標系，大地上的一點可用經(jīng)度L54、緯度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基橢球為基礎，經(jīng)局部平差后產(chǎn)生的坐標系橢球坐標參數(shù)：長半軸a=6378245m；短半軸=6356863.0188m；扁率α=1/298.3。,1954年北京坐標系統(tǒng),它是1942普爾柯夫坐標系在中國的延伸。 20世紀

5、50年代開始使用。 未根據(jù)我國情況，進行橢球定位，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、東寧三個基準網(wǎng)傳算；基于1954年北京坐標系的我國天文大地網(wǎng)未進行整體平差；高程異常是以前蘇聯(lián)1955年大地水準面重新平差的結果為起算值，按我國天文水準路線推算出來的，而高程又是以1956年青島驗潮站的黃海平均海水面為基準。,1954年北京坐標系統(tǒng),存在問題橢球參數(shù)有較大誤差。克拉索夫斯基橢球差數(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面呈西高東低的系統(tǒng)性傾斜，東部高程異常最大達67米。,1954年北京坐標系統(tǒng),1980年西安坐標系,基本情況: 1978年決定對我國天文大地網(wǎng)進行整體平差,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)，大地坐標原點在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)的大地坐標系，又稱西安坐標系。并進行橢球的定位、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。,特點：采用多點定位原理建立，理論嚴密，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面吻合得較好；橢球短半軸指向明確；經(jīng)過了整體平差，點位精度高。,2000國家大地坐標系,基本參數(shù)2000國家大地坐標系是全球地心坐標系在我國的具體體現(xiàn)，其原點為包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心。Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)

9、議極地方向（BIH國際時間局），X軸指向BIH1984.0定義的零子午面與協(xié)議赤道的交點，Y軸按右手坐標系確定。2000國家大地坐標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自轉角速度　ω=7.292l15×10-5rad s-1,必要性北京54坐標系與西安80坐標系都是參心坐標系，即局部坐標系

10、，坐標系的原點與地心有較大偏差，因此造成了以下問題：首先，自上世紀50年代衛(wèi)星上天，人類進入空間時代，大地測量也進入空間時代，現(xiàn)在大地測量是以GPS為代表的空間時代。時代變了，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系沒有關系，而GPS測量與坐標系有直接關系。用GPS進行控制測量時，地面點坐標應參考于地心坐標系，不可參考于局部坐標系。,必要性北京54坐標系與西安80坐標系都是參心坐標系，即局部坐

11、標系，坐標系的原點與地心有較大偏差，因此造成了以下問題：首先，自上世紀50年代衛(wèi)星上天，人類進入空間時代，大地測量也進入空間時代，現(xiàn)在大地測量是以GPS為代表的空間時代。時代變了，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系沒有關系，而GPS測量與坐標系有直接關系。用GPS進行控制測量時，地面點坐標應參考于地心坐標系，不可參考于局部坐標系。,,首先，自上世紀50年代衛(wèi)星上天，人類進入空間時代，大地測

12、量也進入空間時代，現(xiàn)在大地測量是以GPS為代表的空間時代。時代變了，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系沒有關系，而GPS測量與坐標系有直接關系。用GPS進行控制測量時，地面點坐標應參考于地心坐標系，不可參考于局部坐標系。,,其次，在衛(wèi)星導航日益普及的今天，與導航配套使用的地圖也應采用同衛(wèi)星導航一致的坐標系。否則，衛(wèi)星導航的有效性將受到嚴重影響。以1954年北京坐標系的地形圖為例，導航位置與圖

13、上位置之差可以達到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一定在地心坐標系進行。使用局部坐標系，將會引入很大測控誤差。局部坐標系不支持空間科學和遠程武器對大地測量的要求。,現(xiàn)代大地坐標系應滿足下列基本要求： ① 地心； ② 三維； ③ 高精度； ④ 定義符合IERS（國際地球自轉和參考系服務）協(xié)議。 這四點也是現(xiàn)代大地坐標系的基本特征，體現(xiàn)了現(xiàn)代大地坐標系的科

14、學性、先進性和統(tǒng)一性。 1954年北京坐標系與1980西安坐標系，顯然不具備這些特性，因而都算不上現(xiàn)代大地基準了。 我們的結論是：為了適應空間時代我國經(jīng)濟社會發(fā)展以及測繪科技本身的發(fā)展，適應大地坐標系的發(fā)展趨勢，我國大地坐標系應當更新?lián)Q代，應當現(xiàn)代化。,,為了適應空間時代我國經(jīng)濟社會發(fā)展以及測繪科技本身的發(fā)展，適應大地坐標系的發(fā)展趨勢，我國大地坐標系應當更新?lián)Q代，應當現(xiàn)代化。 因此2000國家坐標系應運而生,,