2000国家大地坐标系 [上一篇] [下一篇]

[ 2012-12-4 7:53:55 | 作者:李桂炎 | 出处:转贴 | 天气:晴 ] 字体:

2000国家大地坐标系
 一、 大地坐标系是地球空间构架成的重要基础,是地球空间实体位置的三维参考基准,采用2000国家大地坐标系对航空航天、导航定位、对地观测、地球物理勘探、地学研究等领域产生重大影响。
  建国以来,中国于上世纪50年代和80年代分别建立了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,在国民经济、社会发展和科学研究中发挥了重要作用,限于当时的技术条件,中国大地坐标系基本上是依赖于传统技术手段实现的。 1954年坐标系采用的是克拉索夫斯基椭球体。该椭球在计算和定位的过程中,没有采用中国的数据,该系统在中国范围内符合得不好,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。上世纪70年代,中国大地测量工作者经过二十多年的艰苦努力,终于完成了全国一、二等天文大地网的布测。经过整体平差,采用1975年IUGG第十六届大会推荐的参考椭球参数,中国建立了1980西安坐标系。1980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。

但从目前技术和应用方面来看,1980西安坐标系具有一定的局限性,已不适应发展的需要。主要表现在以下几点。

  1.1 二维坐标系统。1980西安坐标系是经典大地测量成果的归算及其应用,它的表现形式为平面的二维坐标。用现行坐标系只能提供点位平面坐标,而且表示两点之间的距离精确度也比用现代手段测得的低10倍左右。高精度、三维与低精度、二维之间的矛盾是无法协调的。比如将卫星导航技术获得的高精度的点的三维坐标表示在现有地图上,不仅会造成点位信息的损失(其中的三维空间信息只表示为二维平面位置),同时也将造成测量精度上的损失。
  1.2 参考椭球参数。随着科学技术的发展,国际上对参考椭球的参数已进行了多次更新和改善。1980西安坐标系所采用的IAG1975椭球,其长半轴要比现在国际公认的WGS84椭球长半轴的值大3米左右,而这可能引起地表长度误差达10倍左右。
  1.3

随着经济建设的发展和科技的进步,维持非地心坐标系下的实际点位坐标不变的难度加大,维持非地心坐标系的技术也逐步被新技术所取代。

  1.4

椭球短半轴指向。1980西安坐标系采用指向JYD1968.0极原点,与国际上通用的地面坐标系如ITRS,或与GPS定位中采用的WGS84等椭球短轴的指向(BIH1984.0)不同。

  1.5

2011年中国民用航空局(Civil Aviation Administration of China,简称“民航局”)将分5批对沿用57年的国内导航设施坐标系进行全面调整,由原1954年北京坐标系过渡到国际通用的WGS84坐标系。国内所有民航机场、导航台、航路点的坐标将要重新测量与调整。目前,SOC己组织技术人员,对公司所有运行航线的飞行计划数据、机载导航数据和航图资料进行校对更新,全力确保过渡期内航班运行安全。

  二、WGS84坐标系是美国国防部在1984年建立的地心坐标系,坐标原点位于地球质心。该坐标系建立后,陆续被各国所采用。例如,当今民航水平较高的国家,普遍使用PBN、区域导航等先进导航方式及机载系统,这些技术均以WGS84坐标系为基础。1954年北京坐标参考苏联模式,以首都北京为坐标原点。1954年北京坐标系与WGS84坐标系比,存在45-140米范围的误差,不利于GPS、PBN、区域导航、近地告警(EGPWS)、机载防撞(ACAS)、飞行管理(FMS)等先进民航技术的应用与推广。

随着社会的进步,国民经济建设、国防建设和社会发展、科学研究等对国家大地坐标系提出了新的要求,迫切需要采用原点位于地球质量中心的坐标系统(以下简称地心坐标系)作为国家大地坐标系。采用地心坐标系,有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新,测定高精度大地控制点三维坐标,并提高测图工作效率。

  三、基本参数
  2000国家大地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国家大地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=3.986004418×1014m3s-2
  自转角速度 ω=7.292l15×10-5rad s-1


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