大地測(cè)量學(xué)論文-cgcs2000坐標(biāo)系對(duì)現(xiàn)有測(cè)繪成果的影響及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法的探討

1、,,CGCS2000坐標(biāo)系對(duì)現(xiàn)有測(cè)繪成果的影響及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法的探討,孟渙，戴明松，馮發(fā)杰，王新安，朱進(jìn),,,1.1 現(xiàn)行大地坐標(biāo)系缺點(diǎn),無(wú)法全面滿足當(dāng)今地震、水利、氣象、交通等部門對(duì)高精度測(cè)繪地理信息服務(wù)的要求?，F(xiàn)行的1954北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系均為參心坐標(biāo)系，所采用的坐標(biāo)系原點(diǎn)、坐標(biāo)軸方向等由于當(dāng)時(shí)科技水平的限制，均與采用現(xiàn)代科技手段測(cè)定的結(jié)果存在較大差異，從而導(dǎo)致先進(jìn)的空間觀測(cè)技術(shù)所獲取的測(cè)繪成果在使用時(shí)的精度損失。

2、 并行使用兩個(gè)國(guó)家大地坐標(biāo)系給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)很多問(wèn)題。如：坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換測(cè)繪成果的精度損失，不同坐標(biāo)系下相鄰地形圖的拼接誤差較大，無(wú)法充分利用先進(jìn)的空問(wèn)觀測(cè)手段的觀測(cè)成果，等等。 因此，現(xiàn)行參心大地坐標(biāo)系已不適用我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要。,,,1.2 地心坐標(biāo)系,隨著空間技術(shù)的快速發(fā)展，地心坐標(biāo)系的應(yīng)用日益流行，它可以大幅度提高測(cè)量精度，快速獲取精確地三維地心坐標(biāo)。目前利用空間技術(shù)所得到的定位和影像等成果，都是以地心坐標(biāo)系為

3、參照系?？臻g技術(shù)發(fā)展成熟與廣泛應(yīng)用迫切要求國(guó)家提供高精度、地心、動(dòng)態(tài)、實(shí)用、統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系作為各項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基礎(chǔ)性保障。,,,1.3 本文梗概,大地坐標(biāo)系是測(cè)繪的基礎(chǔ)，大地坐標(biāo)系的改變勢(shì)必引起測(cè)繪成果的變化，測(cè)繪成果主要包括控制點(diǎn)成果、基本比例尺地形圖、基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、航空攝影和衛(wèi)星遙感成果等。如何將各種成果轉(zhuǎn)換到CGCS2000坐標(biāo)系是此次坐標(biāo)系換代的重要難題。 本文首先分析了CGCS2000坐標(biāo)系對(duì)測(cè)繪成果的影

4、響，尤其是對(duì)CORS網(wǎng)、地形圖成果的影響，繼而對(duì)現(xiàn)有測(cè)繪成果轉(zhuǎn)換至CGCS2000坐標(biāo)系的主要模型和方法進(jìn)行了分析探討，針對(duì)了不同方法分別進(jìn)行了可行性和精確性分析，并得出了重要結(jié)論，為全國(guó)各級(jí)測(cè)繪部門、勘測(cè)部門的測(cè)繪成果的轉(zhuǎn)換工作提供了一定的參考。,2.1 符合國(guó)際地球參考系(ITRS)的下列條件,CGCS2000為右手地固正交坐標(biāo)系,2.2 CGCS2000定義方法,02,03,04,05,原點(diǎn)在地球的質(zhì)量中心,Z軸指向IERS參考極

5、(IRP)方向,X軸為IERS參考了子午面(IRM)與 通過(guò)原點(diǎn)且同Z軸正交的赤道面的交線,Y軸與Z,X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系,01,2.3CGCS2000的參考橢球,CGCS2000的參考橢球?yàn)橐恍D(zhuǎn)橢球，其幾何中心與坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合，其旋轉(zhuǎn)軸與坐標(biāo)系的Z軸一致。參考橢球面在幾何上代表地球表面的數(shù)學(xué)形狀。CGCS2000的參考橢球在物理上代表一個(gè)等位橢球(水準(zhǔn)橢球)，其橢球面是地球正常重力位的等位面。,,參考橢球四個(gè)參數(shù),扁率f=1

6、 /298. 257 222 101,地心引力常數(shù) 3 986 004. 418 X 108 m3s-2,地球自轉(zhuǎn)角速度7 292 115. 0 X 10-1 rads/s,長(zhǎng)半軸a=6 378 137.0 m,3.1 大地坐標(biāo)系換代對(duì)測(cè)繪成果的影響,,測(cè)繪成果,大地點(diǎn)成果,地方坐標(biāo)系的成果(控制點(diǎn)坐標(biāo)和地形圖),地球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),高程異常和垂線偏差,跟蹤站、測(cè)控站、設(shè)備點(diǎn)、發(fā)射陣地的坐標(biāo),參考于橢球面的觀測(cè)數(shù)據(jù)(如方

7、向觀測(cè)值、方位角、基線、物理測(cè)距邊等),本文對(duì)地形圖、控制點(diǎn)坐標(biāo)、連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)(CORS）等三個(gè)方面的影響予以重點(diǎn)分析。,地形圖、海圖、航空?qǐng)D和地籍,3.3對(duì)地形圖的影響,3.3 對(duì)地形圖的影響,,,,CGCS2000通過(guò)2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)的坐標(biāo)和速度具體實(shí)現(xiàn)。采用ITRF97框架，參考?xì)v元為2000.0, 2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)是在測(cè)繪、地震和科學(xué)院等部門布設(shè)的4個(gè)GPS網(wǎng)聯(lián)合平差的基礎(chǔ)上得到的一個(gè)全

8、國(guó)規(guī)模的GPS大地控制網(wǎng)，共包括2518點(diǎn)。天文大地網(wǎng)有20余萬(wàn)點(diǎn)，其中一、二等點(diǎn)和部分三等點(diǎn)(約48000個(gè))已通過(guò)與空間網(wǎng)聯(lián)合平差納入了CGCS2000，對(duì)于未參與聯(lián)合平差的低等大地網(wǎng)點(diǎn)(10余萬(wàn)點(diǎn))，應(yīng)通過(guò)低等網(wǎng)平差改算到或通過(guò)精密坐標(biāo)轉(zhuǎn)換變換到CGCS2000坐標(biāo)系。 各省市級(jí)的控制網(wǎng)大都是以國(guó)家高精度GPS B級(jí)網(wǎng)為基準(zhǔn)建立起來(lái)的，而B級(jí)網(wǎng)其參考框架為ITRF93，歷元為1996.365，與前述的CGCS2000參考框

9、架不同，因此各省市建立GPS C級(jí)網(wǎng)、城市基礎(chǔ)控制網(wǎng)成果必須轉(zhuǎn)換到CGCS2000坐標(biāo)系，具體的轉(zhuǎn)換方法將在下文中予以探討。,對(duì)控制網(wǎng)的影響,3.4對(duì)控制網(wǎng)的影響,,3.5對(duì)CORS系統(tǒng)的影響,1,2,3,4,4.1控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,4.2 城市GPS平面控制網(wǎng)轉(zhuǎn)換至CGCS2000坐標(biāo)系的三種方法,,城市相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)，城市所用的各種測(cè)繪成果也大都采用這一坐標(biāo)系，在建立與2000國(guó)家大地坐標(biāo)系聯(lián)系時(shí)，可通過(guò)1980西安坐標(biāo)系或1

10、954年北京坐標(biāo)系與2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系作為過(guò)渡，即首先經(jīng)過(guò)投影變換將相對(duì)獨(dú)立平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)歸算到現(xiàn)行參心坐標(biāo)系下的平面坐標(biāo)，再經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換獲取2000國(guó)家大地坐標(biāo)系下的控制點(diǎn)坐標(biāo)。選取坐標(biāo)模型時(shí)要同時(shí)適用于地方控制點(diǎn)轉(zhuǎn)換和城市數(shù)字地圖的轉(zhuǎn)換，一般采用平面四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，重合點(diǎn)較多時(shí)可采用多元逐步回歸模型。當(dāng)相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)控制點(diǎn)和數(shù)字地圖均為三維地心坐標(biāo)時(shí)，采用Bursa七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中誤差應(yīng)小于0

11、.05m。,4.3相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系統(tǒng)建立CGCS2000聯(lián)系,,,結(jié)語(yǔ),本文簡(jiǎn)述了2000中國(guó)大地坐標(biāo)系的意義和定義，在分析了CGCS2000坐標(biāo)系對(duì)現(xiàn)有測(cè)繪成果影響的基礎(chǔ)上，針對(duì)城市測(cè)量成果轉(zhuǎn)換至2000國(guó)家大地坐標(biāo)系這一問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)探討，分別對(duì)各種轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行了可行性和精確性分析，為全國(guó)各城市測(cè)量成果的轉(zhuǎn)換工作提供了一定的參考。2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的科學(xué)性、先進(jìn)性和實(shí)用性是顯而易見的。它符合IERS標(biāo)準(zhǔn)，符合大地基準(zhǔn)的發(fā)展趨