CGCS2000 坐标系的推广与应用

史俊莉SHI Jun-li；牛鹏涛NIU Peng-tao

（河南工业职业技术学院，南阳 473009）

（Henan Polytechnic Institute，Nanyang 473009，China）

1 国家坐标系

1.1 1954 年北京坐标系 新中国成立以后，我国测量进入了一个全面加速的发展时期，在全国范围内开始了正规全面的大地测量工作，这时我国亟需建立一个参心大地坐标系，我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942 年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954 年北京坐标系，因此，1954 年北京坐标系可以认为是前苏联1942 年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。北京54 坐标系存在着弊端，在计算和定位该椭球时，并没用采用中国的数据，所以在中国范围内符合的不是很好，存在着系统误差，自西向东的倾斜。由于此缺陷不能满足高精度定位以及地球科学、空间科学和战略武器发展的需要。

1.2 1980 年西安坐标系 由于北京54 坐标系的弊端，我国在80 年代建立了1980 年西安坐标系，此坐标系采用国际地理联合会（IGU）第十六届大会推荐的椭球参数，大地坐标原点在陕西省泾阳县永乐镇的大地坐标系，又称西安坐标系。

1.3 新1954 年北京坐标系 为了继承北京54 坐标，避免北京54 坐标转换西安80 坐标的复杂性，建立了新北京54 坐标系，此坐标系是北京54 坐标转换西安80 坐标的过度坐标系，该坐标系提供的成果是在1980 年国家大地坐标系基础上，把IUGG1975 年椭球改为原来的克拉索夫斯基椭球、通过在空间三个坐标轴上进行平移转换而来的。

1954 年北京坐标系和1980 年西安坐标系在中国经济建设、国防建设和科学研究中发挥了巨大作用。但是随着社会的发展二维坐标的弊端慢慢的显露出来。科技的发展，社会的需求决定了地心坐标系的必要性。

2 CGCS2000

CGCS2000 是（中国）2000 国家大地坐标系的缩写，该坐标系是通过中国GPS 连续运行基准站、空间大地控制网以及天文大地网与空间地网联合平差建立的地心大地坐标系统。它由两部分组成，第一部分是全球导航卫星系统（GNSS）国家级连续运行站网（以下简称国家CORS 系统），第二部分是国家高精度大地控制网。

2.1 产生的背景 随着空间及信息技术的迅速发展，需要建立全国统一的，协调一致的大地坐标系统和大地坐标框架，我国在建国后采用过北京54、西安80 以及新北京54，这些坐标系是二维的、非地心坐标系，存在着诸多弱点，例如精度低，难统一等缺点，而且在我国今后发展过程中这类坐标系存在的弊端会越来越多。

大地坐标系由于受到科技水平的制约和实际的需求，一般不采用3 维坐标系统，而且人类生产的地图都是二维的平面图纸，所以，常常将3 维空间的目标投影至2 维平面介质上再进行考察研究，这种将3 维转化为2 维的做法会使精度损失，而且高程信息往往只作为空间目标的属性信息，这将使准确描述空间目标特征时很困难。随着技术的发展，3 维坐标已成为必然趋势。

在这种必然趋势下我国自2008 年7 月1 日起启用2000 国家大地坐标系。我国国家测绘局6 月18 日发布公告，并提供了新坐标系的技术参数。

2000 坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000坐标系采用的地球椭球参数如下：

长半轴a=6378137m 扁率f=1/298.257222101

地心引力常数GM=3.986004418×1014m3/s2

自转角速度w=7.292115×10-5rad/s

我国现行的坐标系和2000 国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为8 至10 年。现有的各类测绘成果在过渡期内可沿用现行的国家大地坐标系，2008 年7 月1 日后新生产的各类测绘成果应采用2000 国家大地坐标系。

2.2 意义 2000 国家大地坐标系采用以地球质心为原点，可以更好地阐明地球上各种地理和物理现象，特别是空间物体的运动。目前利用空间技术所得到的定位和影像等成果，都是以地心坐标系为参照系。采用地心坐标系就可以充分利用现代最新科技成果，应用现代空间技术进行测绘和定位，可以快速获取目标精确的三维地心坐标，有效提高测量精度和工作效率，从而为我国航天、民航、海事、交通、地震、水利、农业、能源、建设、规划、地质调查、国土资源管理等部门提供有力的技术支撑。

采用2000 国家大地坐标系不但对各个领域有影响，而且最重要的是采用新的坐标系统必将对中国境内地面点原来标注的大地经纬度和高斯平面坐标值产生相应变动，从而使中国境内原有地图（包括地形图）上点和线（包括图廓点和图廓线）的位移，以及它们之间的长度和方位的变化。

所以采用2000 国家坐标系对我国有重要的意义。

3 1980 年西安坐标系和2000 国家坐标系的转换

在转换模型中，Bursa 模型公式简单，参数意义明确,在实践中广泛应用。Bursa 模型为：

上述Bursa 模型是七参数模型，利用公共点求出模型中的七参数，这时至少需要三个公共点，求出七参数后就可以实现两个坐标系之间的转换。

4 推广与应用

基于2000 国家大地坐标系的优势，基础测绘成果向2000 国家大地坐标系的过渡，力争在2014 年完成市县基础测绘成果2000 国家大地坐标系转换工作，实现全省“一张图、一个网、一个平台”，其中成果转换的内容为：

①控制点成果。2000 国家GPS 大地控制网坐标成果（2524 点），全国一、二等天文大地点在CGCS2000 下的大地坐标成果和高斯平面坐标成果（48583 点），全国三、四等天文大地点在CGCS2000 下的大地坐标成果和高斯平面坐标成果（74723 点）。②速度场成果。CGCS2000 板块运动模型（China Plate Model－CGCS2000，CPM－CGCS2000）、CGCS2000 格网速度场。③数据库成果。基于CGCS2000 的国家1:25 万、1:5 万基础地理信息数据库成果。④图幅转换量成果。1:5 万、1:1 万地形图1980 西安坐标系向CGCS2000 转换的图幅转换量。⑤转换软件。基础地理信息数据转换软件、控制点转换软件等。

各个省市都在推广2000 国家大地坐标的系的应用，相信不久的将来2000 国家大地坐标系的应用会越来越广泛。

5 小结

为了迎接21 世纪经济的持续发展，为信息化社会发展提供一个基础地理平台，为了更科学地描述动态的地球，特别是随着全球定位系统等空间大地测量技术的不断发展和完善，我国建立了2000 国家大地坐标系统，新的坐标系统会带在我国各个领域产生影响，只有尽快的适应带来的变化，才能让2000 国家大地坐标系发挥最大的优势。

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