1、第37卷第3期 测 绘学报 V0137，No32008年8月 ACTA GEODAETICA et CARTOGRAPHlCA SINICA Aug，2008文章编号：10011595(2008)03026903 中图分类号：P22 文献标识码：A中国现代大地基准中国大地坐标系统2000(CGCS 2000)及其框架陈俊勇国家测绘局。北京100830C：hinese Modern Geodetic DatumChinese Geodetic Coordinate System 2000(CGCS 2000)and Its FrameCHEN Jun-yongState Bureau of Su
2、rveying and MappingBeijing 100830Abstract：The definition and geodetic fundamental constants of Chinese geocentric 3D coordinate system(CGCS2000)is concisely introduced，which will be employed since July 12008The corresponding coordinate framewith CGCS 2000 is reviewedThe necessary conditions for the
3、national frame to realize the CGCS 2000 ineludetwo partsThe first one consists of enough number，propriety density and high accuracy of national GNSScontinuous operation stations，and second one is the national geodetic control network with high accuracyForthe time being the national frame only consis
4、ted of 2000 national GPS network and the national astro-geodeticnetwork batch adjusted with the GPS network mentioned aboveThe customers may be satisfied with frame inrecent yearsThe influences on the current existing Chinese maps caused by the change of the coordinate systems，such as the changes of
5、 latitude，longitude，Gauss plane coordinates of the surface points and their projection on themap，as well as the variation of the orientation and the length of the lines between the points on the map(includingmap outlines)are discussed。and the fundamental way tO desl with it is introducedKey words：ge
6、odetic datum；coordinate system；coordinate frame；geodetic fundamental constants；CGCS 2000；coordinate transformation；Continuous Operating Reference Station(C()RS)：changes Of point position摘 要：简要介绍2008年7月1日启用的中国地心坐标系统2000(CGCS 2000)的定义及其采用的大地测量基本常数，并对CGCS 2000的坐标框架进行了评述：它应该是高精度，涵盖全部陆海国土，动态，具有方便用户的密度和分布
7、，它由全球导航卫星系统国家级连续运行站网和国家高精度大地控制网这两部分组成。目前的框架由2000国家GPS大地网和它与全国天文大地网联合平差的成果构成，可以满足近期的需求。采用CGcS2000后将引起中国境内地面臭的大地经纬度值、高斯平面坐标值、地图上点间的方向和长度值等的变动，本文给出了相应的变动值和应对的基本思路。关键词：大地基准；坐标系统；坐标框架；大地测量基本常数；C(R2S 2000；坐标变换；连续运行参考站；点位变动为了迎接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，为了更科学的描述动态的地球，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，世界各国都在
8、更新和完善各自的大地坐标系统和它相应的坐标框架12。地心坐标系统及其框架正在逐渐取代传统的非地心大地坐标系统及其框架。空间大地测量技术的发展，对大地基准的现代化提出了新的要求，也提供了实现的可能。1中国J自用地心3维坐标系统为国家大地坐标系统11 中国采用符合客观空间实际的地心3维大地坐标系统3一对我国国土范围内所考虑对象的空间位置(不论该对象是处于静态还是动态)，都需要一个收稿日期：20080605；修回日期：20080623作者简介：陈俊勇(1933-)，男，浙江宁渡人，博士中国科学院院士，研究方向大地测量学。万方数据270 测绘学报 第37卷全国统一的、协调一致的大地坐标系统和大地坐标框
9、架。面临窄间和信息技术及其应用的迅猛发展和广泛普及，在动态地球的客观环境中创建数字中国，若单纯采厢目前的非地心、2维、低精度、静态的大地坐标系统和大地坐标框架作为我国现代平面基准，它所带来不协调会愈来愈多。过去由于科技水平的制约和实际的需求，大地坐标系统在实际使用中一般不采用3维坐标。此外，由于人类总是习惯对平面介质(例如纸或屏幕)上的目标进行观测。也就是说，人们常常将3维空间的目标以某种数学关系投影到2维的平面介质上进行考察研究。这种将3维空间目标转化为2维后，该目标第3维的高程信息往往只作为地理信息系统中的属性处理，这样在许多场合会导致窄间目标在划分与表达方面的困难。随着空间技术和虚拟技术
10、的发展，采用符合客观空间实际的3维坐标，将是一种必然的趋势。3维坐标系统的原点可以是参心的，也可以是地心的。若采用以地球质心为大地坐标系的原点，即采用地心坐标系的优点是明显的。因为这种坐标系统是阐明地球上各种地理和物理现象，特别是窄问物体运动的本始参照系，但长期以来由于人类不能精确确定地心的位置，凶而较少使用。但目前利用李问技术等于段已可在厘米量级上确定它的位置。因此采Jfi地心坐标系在当今既有它的必要性也有了可能性。现在利用空间技术所得到的定位和影像等成果，客观上都是以地心坐标系为参照系，因此采用这一坐标系作为我国平面基准，就能最有效的利用这一技术，能最大限度的取得这一技术所带来的好处。有鉴
11、于中国经济、社会和科学技术的发展需求和町能，中国政府决定采用地心3维大地坐标系统，即从2008年7月1日起正式启用中国大地坐标系统2000(CGCS 2000)作为国家法定的坐标系，作为我国新一代的平面基准。12 oGCS 2咖的定义及其大地测量基本常数朋我国必须科学的采用3维地心大地坐标系统，它主要标志在两个方面：一是3维地心大地坐标系统的定义；二是这一系统所采用的大地测量基本常数。我国采用的3维地心坐标系统CGCS 2000的定义应和迄今为止比较符合客观实际的园际通用地面参考系(ITRS)的定义在原则上保持一致【7 J。CGCS 2000的大地测量基本常数值为：a=6 378 137 m，
12、1f=298257 222 101，GM23986 004 4181014 m3s，cc=7292 11510 5 tad s 1。2中同的地心3维坐标框架CGCS 2000的坐标框架应由两部分组成，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。21 国家CORS系统的构建国家CORS系统L80的主要任务是：通过GNSS数据和信息的接收、传输、处理、整合、发播和服务，向国内用户提供主要在中围陆海国土范围内的分米级或米级的实时动态空间位置服务，提供从cm级到mm级的高精度、3维单点事后精密定位服务，以维持中国困家3维地心坐标
13、框架的统一、高精度、和现势性，是实现CGCS 2000的基础。构建罔家CORS系统应注意下列四个方面：该系统应覆盖我闻陆域和海域罔土，实现网家陆海坐标与高程基准的统一；CORS要在顾及我I司地质构造各块体分布的基础上，力求均匀分布，地质环境相埘稳定；充分利用地方和行业已有的CORS。选择其中符合闲家CoRs要求的，将其改造为国家级CORS；同时应建立国家CORS网络管理服务中心，具有围家CORS的通讯网络管理、数据采集、处理和服务的功能。我闰目前行业性的、局域性的GNSS CORS系统很多一“0|，缺乏在I司家级规模上的统一规划和设计，我国至今还没有建立面向全国，为全国各行各业服务的国家COR
14、S系统及其资源的共享平台。22国家高精度大地控制网CGCS 2000的坐标框架已初步建成。它包括两部分，一是我国高精度2000国家GPS大地网n1|，它的国内GPS网点为2 542个。平差后该网点的地心坐标在ITRF97坐标框架内，历元为20000时的点位中误差在3 cm以内。通过它和具有近5万大地点的全国天文大地网进行两网联合平差，将后者纳入3维地心坐标系，并提高它的全国天文大地网的精度和现势性。3采用地心3维坐标系对现有地罔的影响本文以西安80坐标系为例讨论采用地心3万方数据第3期 陈俊勇：中国现代大地基准 271维坐标系对现有地图的影响121。讨论的实质就是进行上述坐标系统更换时，中国境
15、内地面点原来标注的大地经纬度和高斯平面坐标值必将会相应变动，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。中国若由西安80坐标系更换为CGCS 2000地心3维坐标系，则地面点大地纬度和大地经度的变动区间分别为一16”+07”和一64”-30”。二者变动绝对值的平均值分别为057”和44”。地面点高斯平面坐标X值和y值的变动区间分别为一486 m+227 m和一1157 m一757 m。二者变动绝对值的平均值分别为1631 m和1069 ITI。因此由于坐标系的这一更换，在1。5万比例尺地图(Or)及更大比例尺地图中点(含图廓点)的地
16、理位置会有1 cm以下的位移，而在同一幅地图中各点的位移差别是不同的，但其差别在制图精度以内，因此坐标系的更换只须对一幅图的图廓点给予新的坐标注记后，该图即可视为在新坐标系内的地图。在中国境内各种比例尺的地图中，由于坐标系更换所导致的两点连线(包括图廓线)的长度和方位变动都在制图精度以内，可以忽略不计。参考文献：1DANG Ya-min。CHEN Jun-yongThe Technical Develop-ment of International Geodetic Reference FrameJSCiofSurvMapp200833(1)：33-36(党亚明、陈俊勇国际大地测量参考框架技术
17、进展J测绘科学，200833(1)：33-36)C2CHEN Jun-yoogProgress in Theory and Practice for GeodeticRderence Coordinate FrameJJof Geod陈俊勇 国际大地测量参考框架技术进展期刊论文-测绘科学 2008(01)2.陈俊勇 大地坐标框架理论和实践的进展期刊论文-大地测量与地球动力学 2007(01)3.陈俊勇 面向数字中国建设中国的现代测绘基准期刊论文-测绘通报 2001(03)4.陈俊勇 我国现代大地基准的思考期刊论文-武汉大学学报(信息科学版) 2002(05)5.陈俊勇 对我国建立现代大地坐标系
18、统和高程系统的建议期刊论文-测绘通报 2002(08)6.陈俊勇 关于中国采用地心3维坐标系统的探讨期刊论文-测绘学报 2003(04)7.陈俊勇 IERS地球参考系统、大地测量常数及其实现期刊论文-大地测量与地球动力学 2005(03)8.陈俊勇;张鹏;武军郦 关于在中国构建全球导航卫星国家级连续运行站系统的思考期刊论文-测绘学报2007(04)9.刘经南;刘晖 连续运行参考站网络-城市空间数据的基础设施期刊论文-武汉大学学报(信息科学版) 2003(06)10.牛之俊;马宗晋;陈鑫连 中国地壳运动观测网络期刊论文-大地测量与地球动力学 2002(08)11.陈俊勇;杨元喜;王敏 2000国
19、家大地控制网的构建和它的技术进步期刊论文-测绘学报 2007(01)12.陈俊勇 中国采用地心3维坐标系统对现有地图的影响初析期刊论文-测绘学报 2004(01)本文读者也读过(4条)1. 陈俊勇.杨元喜.王敏.张燕平.唐颖哲.李辉.程鹏飞.孙凤华.张鹏.郭春喜.CHEN Jun-yong.YANG Yuan-xi.WANGMing.ZHANG Yan-ping.TANG Ying-zhe.LI Hui.CHENG Peng-fei.SUN Feng-hua.ZHANG Peng.GUO Chun-xi 2000国家大地控制网的构建和它的技术进步期刊论文-测绘学报2007,36(1)2. 龙文
20、星.胡川 浅谈2000国家大地坐标系统期刊论文-矿山测量2009(6)3. 马欣明 我国坐标系统现状与CGCS2000应用分析会议论文-20094. 钟业勋.童新华.王龙波.ZHONG Ye-xun.TONG Xin-hua.WANG Long-bo 从1980西安坐标系到2000国家大地坐标系的坐标变换期刊论文-海洋测绘2010,30(1)引证文献(29条)1.王建营.张志全.汪伟 基于CGCS2000大地坐标系的海岛测量控制网建立方法探讨期刊论文-城市勘测 2012(3)2.王文利.郭春喜.程传录 大地高误差对Bursa七参数平面转换精度的影响期刊论文-测绘科学 2011(5)3.王文利.
21、程传录.陈俊英 常用坐标转换模型及其实用性研究期刊论文-测绘信息与工程 2010(5)4.廖永生.陈瑞波.王龙波 从地方坐标系到2000国家大地坐标系的转换方法期刊论文-海洋测绘 2010(5)5.王艳梅.李秀山.孙旭民.关忠义 CGCS2000国家大地坐标系在石油勘探领域的推广应用研究期刊论文-物探装备2010(2)6.郑行昭.张建华.张洪文 北方海区GPS控制网建设的实践与思考期刊论文-测绘与空间地理信息 2009(2)7.李琦.郝刚.王小辉 二维坐标转换的附有参数条件平差法期刊论文-城市勘测 2009(2)8.程鹏飞.文汉江.成英燕.王华 2000国家大地坐标系椭球参数与GRS 80和W
22、GS 84的比较期刊论文-测绘学报2009(3)9.王广兴.何薇 二维空间与三维空间转换参数确定新法期刊论文-测绘通报 2009(5)10.王文利.程传录.李东.陈俊英.蒋光伟 1954年北京坐标系和1980西安坐标系精度分析及其适用性研究期刊论文-大地测量与地球动力学 2012(5)11.杨亚斌.韩革命.梁萌 2000国家大地坐标系在区域重力调查中应用探讨期刊论文-物探化探计算技术 2011(3)12.来丽芳 CGCS2000坐标系控制点及图件成果转换方法研究期刊论文-浙江工业大学学报 2011(3)13.郜向贞.杨文府 矿业权实地核查工作坐标转换问题的探讨期刊论文-矿山测量 2009(6)
23、14.三维与二维空间的高程趋近法内外符合精度检验期刊论文-测绘信息与工程 2009(5)15.刘经南.刘晖.邹蓉.魏娜 建立全国CORS更新国家地心动态参考框架的几点思考期刊论文-武汉大学学报（信息科学版） 2009(11)16.吴富梅.刘光明.魏子卿 利用局域欧拉矢量法建立CGCS2000速度场模型期刊论文-武汉大学学报：信息科学版2012(4)17.魏子卿.刘光明.吴富梅 2000中国大地坐标系：中国大陆速度场期刊论文-测绘学报 2011(4)18.廖才举.张云.申学林 手持GPS接收机坐标转换方法及其转换精度探讨期刊论文-测绘 2011(5)19.蒋志浩.张鹏.秘金钟.刘丽芬 顾及有色噪
24、声影响的CGCS2000下我国CORS站速度估计期刊论文-测绘学报2010(4)20.杨文府.崔玉柱.张胤彬.郑民刚.任斗金.田丰瑞 矿业权实地核查的技术方法及实现期刊论文-测绘科学2011(6)21.杨文府.张晓棠 矿业权实地核查测绘基准的建设与实现期刊论文-中国矿业 2011(8)22.龙文星.胡川 浅谈2000国家大地坐标系统期刊论文-矿山测量 2009(6)23.李厚朴.刘敏.孔海英.夏静欣 子午线弧长和等面积纬度函数变换的直接展开式期刊论文-海洋测绘 2011(1)24.李厚朴.刘敏.孔海英.夏静欣 子午线弧长和等面积纬度函数变换的直接展开式期刊论文-海洋测绘 2011(1)25.田红亮.朱大林.秦红玲 中国大地坐标系地球旋转椭球子午线弧长的严密精确解期刊论文-三峡大学学报（自然科学版） 2012(4)26.马高峰.柴洪洲.刘长建.马国强 组建地球参考架中基准约束的选择及其影响期刊论文-测绘通报 2011(11)27.李厚朴.边少锋.刘敏 地图投影中三种纬度间变换直接展开式期刊论文-武汉大学学报（信息科学版）2013(2)28.李厚朴.边少锋.陈良友 等面积纬度函数和等量纬度变换的直接解算公式期刊论文-武汉大学学报（信息科学版） 2011(7)29.李厚朴.边少锋 不同变形性质正轴圆柱投影和正轴圆锥投影间的直接变换期刊论文-测绘学报 2012(4)本文链接：http:/
