1、、 国家测绘地理信息局大地测量数据处理中心 郭春喜 教授级高级工程师 2013年 09月 国家测绘地理信息局大地测量数据处理中心 李 东 2017年 12月 -大地测量控制点坐标转换技术规范 主要内容 1 2000国家大地坐标系组织实施及概述 2 大地测量控制点坐标转换技术规范 3 2000国家大地坐标系阶段成果、推广应用 主要内容 1 2000国家大地坐标系组织 实施及概述 2 大地测量控制点坐标转换技术规范 3 2000国家大地坐标系阶段成果、推广应用 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 根据 中华人民共和国测绘法 ，经国务院批准，我国自 2008年 7月 1日 起，启用 2000
2、国家大地坐标系”。 2000国家大地坐标系英文名为： China Geodetic Coordinate System 2000缩写为 CGCS2000 。 2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接 的 过渡期为 8 10年 ， 到 2018年 7月 1日为止。 2008.6 国家测绘局 2008年第 2号公告 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 国家测绘地理信息局 国土测绘司 中国测绘科学 研究院 国家测绘地理信息局大地测量数据处理中心 国家基础地理信息 中心 省级 CGCS2000转换成果 国家级 CGCS2000转换成果 组织管理 1、 2000国家大地坐标系组织实施
3、及概述 （ 3）技术支持 为做好启用 2000国家大地坐标系的技术支持和服务，国家测绘局组建“技术协调组”、“小比例尺测绘成果转换服务组”、“大中比例尺测绘成果转换服务组”等三个小组。具体分工为： “技术协调组”（ 依托中国测绘科学研究院 ）主要负责：启用 2000国家大地坐标系技术协调；研制 1:5万多种坐标系地形图与 2000国家大地坐标系对照模片电子版；研制2000国家大地坐标系下三、四等天文大地网平差软件。 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 （ 3）技术支持（续） “小比例尺测绘成果转换服务组”（依托 国家基础地理信息中心 ）主要负责： 1:5万及以小比例尺基础地理信息数据库
4、转换、相应技术支持和成果提供； 2000国家大地坐标系下 1:5万地形图编制印刷； 2000国家大地坐标系下国家大地控制点坐标成果提供。 “大中比例尺测绘成果转换服务组”（依托 国家测绘地理信息局大地测量数据处理中心 ）主要负责： 2000国家大地坐标系下三、四等天文大地网的平差； 1:5万、 1:1万地形图图幅坐标平移量计算； 1:1万和 1:5千地理信息数据库转换、独立坐标系与 2000国家大地坐标系建立联系方面的技术支持与服务。 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 国家测绘地理信息局大地测量数据处理中心 主要 任务 实际 工作 内容： （ 1） 80、 54向 CGCS2000转
5、换， 1:5万、 1： 1万图幅改正量、 3 格网改正量 ；目的基础地理信息数据转换； （ 2）相对独立坐标系与 CGCS2000建立联系。 （ 3）为多个省、市控制点及基础地理信息坐标转换软件，应用到 14个省、 30多个市 ； 中国土地勘测规划院、中国地质局、中石油、长江航道局、林业部等行业。 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 采用 2000国家大地坐标系的必要性 建国 以来， 国家测绘局 先后于上世纪 50年代和 80年代建设了 1954年北京坐标系和 1980西安坐标系，测制了各种比例尺地形图，并应用于国民经济和社会发展的各个领域，提供了基础的测绘保障服务 。 但 这两个坐标
6、系都是参心、二维、低精度、静态的大地坐标系统，无法满足当前与今后空间技术发展的要求 。迫切 需要国家建立一个以全球参考基准框架为背景的、高精度、地心、动态、实用、统一的大地坐标系统地心坐标系 。 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 半个多世纪 以来，我国一直使用的 1954年北京坐标系和1980西安坐标系，是局部坐标系，原点偏离地球质心上百米； 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 现行参心大地坐标系不足 坐标系不唯一，原点不统一； 控制点精度低（相对精度仅为 10-6 ）； 现势性不够； 仅能提供二维坐标。 空间科技发展提供了技术保障 地心 系可 更好 描述 空间 物体的运动
7、; 利用空间技术得到的定位和影像等成果 ,都以地心坐标系为 参照系； 快速 、地心、动态、精确（相对精度 10-7 10-8 ）； 提供三维坐标 。 采用 2000国家大地坐标系的必要性 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 采用 2000国家大地坐标系的意义 CGCS2000具有 三维、地心、高精度、动态等特点，更加适应当今对地观测技术的发展，是我国现代化测绘基准体系建设的重要组成部分。 能够 更好地满足高精度、快速的空间定位技术在各领域的应用需求；有利于推进国产卫星导航系统的应用，提高国家空间基准的自主性和安全性；有利于保证地理信息资源的完整性和一致性，促进地理信息资源共享；有利于提
8、高测绘地理信息保障能力和 服务水平。 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 原点：包括海洋和大气的整个地球的质量中心； Z轴：由原点指向历元 2000.0的地球参考极的方向； X轴：由原点指向格林尼治参考子午线与赤道面 (历元 2000.0)的交点； Y轴：与 Z轴、 X轴构成右手正交坐标系； 2000国家大地坐标系采用椭球简称 CGCS2000椭球。 CGCS2000椭球参数 长 半轴 扁率 地心引力常数 地球自转角速度 ma 6 3 7 8 1 3 7257222101.2981f231410441898600.3 smGM1510292115.7 r a d s2000国家大地坐标
9、系定义 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 CGCS2000参考椭球 a） CGCS2000参考椭球是一旋转椭球，其几何中心与CGCS2000的原点重合，旋转轴与 CGCS2000的 Z轴一致，其表面代表地球的数学表面。 b） CGCS2000参考椭球又是其表面为正常重力场的等位面的正常椭球。 c） CGCS2000参考椭球由四个常数（ a,GM,J2, ）定义。 1、 2000国家大地坐标系组织实施及概述 一般规定 a）“ 2000中国大地坐标系” ，又 称“ 2000 国家大地坐标系” ；英 译为 China Geodetic Coordinate System 2000，缩写为
10、CGCS2000； b） CGCS2000由 原点、尺度、坐标轴的定向及其时间演变定义，由地面点集合的坐标和速度 实现； c) 采用 CGCS2000参考椭球参数进行三维坐标变换； d) 大地经纬度变换为地图平面坐标，采用高斯克吕格投影或墨卡托投影。 主要内容 1 2000国家大地坐标系组织实施及概述 2 大地测量控制点坐标转换技术规范 3 2000国家大地坐标系阶段成果、推广应用 范围 本 标准规定了 大地测量控制点 坐标转换到 2000国家大地坐标系的技术要求，包括重合点选取、坐标转换模型、转换方法、精度评价等 。 本 标准适用于地方独立坐标系、 1954年北京坐标系、 1980西安坐标系
11、、 WGS-84坐标系以及 ITRF框架下的大地测量控制点向2000国家大地坐标系的坐标转换。 2、 大地测量 控制点坐标转换技术规范 点位类型 点位坐标中误差 备注 卫星导航定位基准站 国家级卫星导航定位基准站 0.005m 为 2000国家大地坐标系控制点实现精度 省级卫星导航定位基准站 0.01m 2000国家 GPS大地控制网 0.03m 国家天文大地点 一、二等点 0.11m 三、四等点 0.20m 省、市级 卫星大地控制网 C级 点 0.01m 为内符合精度 D级 点 0.02m 2.1 控 制点 精度 2000国家大地坐标系控制点实现精度及省、市级卫星大地控制网 C级点、 D级点
12、转换后的精度要求见表 1。 表 1 2000国家大地坐标系控制点 点位中误差 2、 大地测量控制点坐标转换技术 规范 2、 大地测量控制点坐标转换技术规范 2000国家大地坐标系坐标框架 2000国家大地坐标系的框架由 2000国家大地控制网点 组成 ,其 参考框架是 ITRF97，参考历元为 2000.0。 2000国家 GPS大地控制网，及其控制下完成的省（市） GPS 基础控制网； 在 2000系下完成天文大地网联合平差获得的近 5万个一、二等天文大地网点； 在 2000系下平差后获得的近 8万个三、四等天文大地网点。 （ 1） 2000国家大地控制网构成 2、 大地测量控制点坐标转换技
13、术规范 2000国家大地坐标系坐标框架 （ 2） 2000国家大地控制网按精度不同可划分为三个层次网 第一层次 为 CGCS2000连续运行 GPS网（国家 CORS系统）。 CGCS2000的维持主要依靠连续运行 GPS观测站 , 它们是 CGCS2000的骨架 , 其坐标精度为 mm级 , 速度精度为 1mm/a。 第二层次 为 2000国家 GPS大地控制网。由全国 GPS一、二级网、国家 GPS A、B级网，地壳运动监测网和地壳运动观测网络工程网组成 , 共计 2600多点 , 其三维地心坐标精度约为 3cm。在 2000国家 GPS大地控制网下建立的省（市） GPS 基础控制网。 第
14、三层次 为 2000系下获得的全国天文大地控制网 (约有 5万点 )与全国三、四等三角网（约有 8万点）。它是 CGCS2000的加密框架。全国天文大地网平均点位精度达到 0.11m（整体平差结果），大地高误差不超过 0.5m，全国三、四等三角网平均点位精度为 0.07m（相对国家一二等三角点分区平差结果）。 2、 大地测量控制点坐标转换技术规范 2000国家大地坐标系坐标框架特点 空间大地网 2000国家 GPS大地控制网 （ 20年 ） 地面大地网 国家天文大地控制网（ 70多年 ） 时间长 2000GPS网 2500多点、 4600多条基线 ； 当前 4508点。 天文大地网近 5万点
15、、未知参数 20多万个 ； 30多万 条观测信息 。 数据量大 覆盖广 天文大地网覆盖全国内陆地区； 2000GPS控制网覆盖全国内陆和部分沿海岛屿。 2、 大地测量控制点坐标转换技术规范 2、 大地测量控制点坐标转换技术规范 国家 GPS大地网现状 1991 1997年总参测绘局 布测全国 GPS一、二级网 (553个 ) 2、 大地测量控制点坐标转换技术规范 国家 GPS大地网现状 1991 1995年国家测绘局布测 国家 A、 B级网 (818个 ) 2、 大地测量控制点坐标转换技术规范 国家 GPS大地网现状 1998年中国地震局牵头布测 中国地壳运动观测网络 (1222个 )点 2、
16、 大地测量控制点坐标转换技术规范 2000国家 GPS控制网工程 确定参考框架的 IGS核心站分布 2000国家 GPS大地控制网点位分布图 2、 大地测量控制点坐标转换技术规范 全国天文大地网与 GPS2000网联合平差工程 目的 (1)利用现代大地测量技术建立 、 改善和维护国家高精度大地测量基准； (2)与世界大地基准建立精确的联系； (3)使我国大地坐标系在过渡时期 ， 既保持了相对稳定 ， 又以其高精度满足空间技术应用的需要 。 目标 (1)建立我国新的统一的国家地心 大地坐标系； (2)获得我国近 5万天文大地网点高精度的 地心坐标； (3)获得高精度的 地心坐标系与 参心坐标系转
17、换参数 。 2、 大地测量控制点坐标转换技术规范 全国天文大地网与 GPS2000网联合平差工程 平差数据情况 联合平差全网共 分 16个分区，平差数 据共计三角（导线） 点 48919个（其中联系 点 1822个 ,地面网与空 间网重合点 336个）； 水平方向观测值 14976 个；测距边 2146条； 天文方位角 1064个。 2、 大地测量控制点坐标转换技术规范 全国天文大地网与 GPS2000网联合平差工程 2、 大地测量控制点坐标转换技术规范 全国天文大地网与 GPS2000网联合平差工程 统一了我国大地测量工作者 70多年的观测成果 ， 提高了天文大地网的现势性； 统一了平差基准 ， 削弱了地壳形变等系统误差； 加密了一个以 ITRF地心坐标为基准的地心坐标框架 (2000中国地心大地坐标框架 )； 获得了全国约 5万的地心坐标 ， 平面精度约为 0.11米 ； 三维点位精度优于 3分米 ； 使我国成为继北美 、 西欧之后又一个完成超大规模大地控制网平差的国家 。 联合平差工程的主要成果
