■尚建奎

（山東省第七地質(zhì)勘查院山東臨沂276000）

淺談2000國家大地坐標系的啟用

■尚建奎

（山東省第七地質(zhì)勘查院山東臨沂276000）

本文主要說明了我國現(xiàn)有大地坐標系的不足和2000大地坐標系的優(yōu)勢，啟用2000大地坐標系的必要性。

2000大地坐標系地心坐標系2000國家GPS大地控制網(wǎng)

0 引言

為了迎接21世紀經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，為信息化社會發(fā)展提供一個基礎(chǔ)地理平臺，為了更科學的描述動態(tài)的地球，特別是隨著全球定位系統(tǒng)等空間大地測量技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，我國正在更新和完善大地坐標系統(tǒng)和坐標框架。

1 我國現(xiàn)有大地坐標系

（1）過去建立坐標系主要著眼于測圖目的，因此,參心（局部）坐標系是合適的,因為參考橢球與地區(qū)大地水準面擬合最佳,從而使地圖變形最小。隨著大地測量的發(fā)展,大地坐標系應(yīng)用的深度和廣度已今非昔比,建立坐標系已不再僅著眼于測圖,而更多地著眼于工程控制、地球物理勘探、地震形變監(jiān)測、地學研究、對地觀測、陸?？諏Ш揭约昂教斓榷喾N應(yīng)用。地心坐標系適用于上面提到的各種應(yīng)用,而參心（局部）坐標系的一些應(yīng)用受到限制。就坐標系的軸向、尺度與參考橢球形狀大小而言,相對現(xiàn)代大地基準1954年北京坐標系和1980西安坐標系都存在一定偏差。一個先進的大地坐標系至少應(yīng)具有以下4個特點：①地心系；②三維性；③定義符合IERS協(xié)議；④高精度。此外，一個先進的大地坐標系還應(yīng)當兼顧盡可能多的科學目的和實際應(yīng)用的要求。顯然,1954年北京坐標系與1980年西安坐標系已難以稱得上現(xiàn)代大地基準了。

（2）1954年北京坐標系和1980西安坐標系是由大批天文大地點的坐標具體體現(xiàn)的。天文大地網(wǎng)的完整性和完好性決定了大地坐標系的可用性。在過去的半個世紀中,由于自然和人為的原因,天文大地網(wǎng)遭到了嚴重破壞,其完整性僅表現(xiàn)在紙面上,在物理上已是支離破碎了。因此,國家大地坐標系的實際可用性已經(jīng)大打折扣。當今已進入空間大地測量時代,空間大地網(wǎng)正在成為大地網(wǎng)的主要形式, GPS已成為主要的定位和測量手段。布設(shè)空間大地網(wǎng)通常是以高等級GPS點為基礎(chǔ),因為GPS相對定位的起始點坐標必須是地心坐標,而不是參心（局部）坐標。

（3）我國現(xiàn)有的國家坐標系已經(jīng)失去了先進性,并正在失去實用性。1954年北京坐標系和1980西安坐標系,盡管在其定義和實現(xiàn)上有所區(qū)別,但是它們均以同一個天文大地網(wǎng)為基礎(chǔ),存在參心（局部）坐標系共同的固有缺陷。應(yīng)用現(xiàn)代空間技術(shù)進行地形圖測繪和定位，可以大幅度提高點位表達的準確性，并且可以快速獲取精確的三維地心坐標；可以提高測量精度和工作效率。

2 采用地心坐標系的優(yōu)勢

（1）在當今空間大地測量時代,空間技術(shù)的應(yīng)用越來越廣。空間技術(shù)通常使用地心坐標系,這有助于充分享用空間技術(shù)的成果。比如,進行衛(wèi)星定位時，容易得到精確的起始坐標;而進行衛(wèi)星導航時，會有地心坐標系的地形圖與之匹配,避免因坐標系不一致而導致的問題。

（2）航天器的發(fā)射、軌道計算、軌道測控應(yīng)在地心坐標系內(nèi)進行。同樣,遠程武器發(fā)射、制導、彈道測量也要求在地心坐標系內(nèi)操作。使用地心坐標系有助于航天技術(shù)與武器應(yīng)用的發(fā)展。

（3）地心坐標系是大地測量發(fā)展的結(jié)果。大地坐標系是大地測量的基礎(chǔ),采用地心坐標系必將反過來又推動大地測量乃至整個測繪科技的發(fā)展。

（4）高精度的地心坐標系是構(gòu)建國家地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、在不同尺度監(jiān)測地殼運動、監(jiān)測海平面變化的參考框架。采用地心坐標系有利于地球空間信息產(chǎn)業(yè)及地球動力學、地球物理學和地震學的研究。

（5）地心坐標系是衛(wèi)星導航的基本坐標系,使用地心坐標系將推動衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè),進而推動陸地、海洋和空中交通運輸業(yè)的發(fā)展。

（6）使用地心坐標系有利于統(tǒng)一世界大地坐標系,有利于我國大地坐標系與國際接軌,進而有利于我國參與經(jīng)濟全球化及國際競爭。

3 啟用國家2000大地坐標系的影響及應(yīng)對策略

3.1 影響

（1）舊坐標系下的大地點成果。

（2）舊坐標系下的地形圖、海圖、航空圖和地籍圖等。

（3）地方坐標系的成果（控制點坐標和地形圖）。

（4）已建成的地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施和地理信息系統(tǒng)。

3.2 對策

（1）實施空間網(wǎng)與地面聯(lián)合平差，將各等級大地網(wǎng)點嚴密納入國家2000大地坐標系，沒有條件進行聯(lián)合平差的大地網(wǎng)點，通過精密坐標轉(zhuǎn)換將其改算到國家2000大地坐標系。

（2）精確求定1954北京坐標系、1980西安坐標系及各地方坐標系到國家2000大地坐標系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

（3）對已出版的舊坐標系下的紙質(zhì)地形圖、海圖、航空圖和地籍圖，采用適當?shù)姆绞礁恼絿?000大地坐標系。

（4）對數(shù)字化的地形圖、海圖、航空圖和地籍圖和各種數(shù)據(jù)庫采用軟件進行坐標系變換。

4 結(jié)束語

國家信息現(xiàn)代化服務(wù)需要統(tǒng)一的地心坐標系，國家2000大地坐標系的建立與啟用是國家信息現(xiàn)代化發(fā)展需要的，完成了由局部定位到空間全球定位的過渡，使區(qū)域性大地測量直接或間接地納入到全球大地測量的范疇，并使參考基準從2加1維發(fā)展到3維或4維成為現(xiàn)實。滿足了在全球一體化發(fā)展的大背景下國際組織提出的跨國界洲際GIS、全球測圖等計劃的實施需要以全球地心系為基準的要求。

[1]黨亞明、陳俊勇. 國際大地測量參考框架技術(shù)進展 [J]. 測繪科學，2008.

[2]陳俊勇. 大地坐標框架理論和實踐的進展 [J]. 大地測量與地球動力學，2007.

[3]顧旦生，張莉，程鵬飛，等.我國大地坐標系發(fā)展目標 [J].測繪通報，2003.

[4]陳俊勇.關(guān)于中國采用地心3維坐標系統(tǒng)的探討 [J]測繪學報，2003..

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1000-405X（2016）-6-267-1