淺談2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的啟用

■尚建奎

（山東省第七地質(zhì)勘查院山東臨沂276000）

淺談2000國(guó)家大地坐標(biāo)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(shuō)明了我國(guó)現(xiàn)有大地坐標(biāo)系的不足和2000大地坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì)，啟用2000大地坐標(biāo)系的必要性。

2000大地坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)

0 引言

為了迎接21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，為信息化社會(huì)發(fā)展提供一個(gè)基礎(chǔ)地理平臺(tái)，為了更科學(xué)的描述動(dòng)態(tài)的地球，特別是隨著全球定位系統(tǒng)等空間大地測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，我國(guó)正在更新和完善大地坐標(biāo)系統(tǒng)和坐標(biāo)框架。

1 我國(guó)現(xiàn)有大地坐標(biāo)系

（1）過(guò)去建立坐標(biāo)系主要著眼于測(cè)圖目的，因此,參心（局部）坐標(biāo)系是合適的,因?yàn)閰⒖紮E球與地區(qū)大地水準(zhǔn)面擬合最佳,從而使地圖變形最小。隨著大地測(cè)量的發(fā)展,大地坐標(biāo)系應(yīng)用的深度和廣度已今非昔比,建立坐標(biāo)系已不再僅著眼于測(cè)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(cè)、地學(xué)研究、對(duì)地觀測(cè)、陸?？諏?dǎo)航以及航天等多種應(yīng)用。地心坐標(biāo)系適用于上面提到的各種應(yīng)用,而參心（局部）坐標(biāo)系的一些應(yīng)用受到限制。就坐標(biāo)系的軸向、尺度與參考橢球形狀大小而言,相對(duì)現(xiàn)代大地基準(zhǔn)1954年北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系都存在一定偏差。一個(gè)先進(jìn)的大地坐標(biāo)系至少應(yīng)具有以下4個(gè)特點(diǎn)：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(gè)先進(jìn)的大地坐標(biāo)系還應(yīng)當(dāng)兼顧盡可能多的科學(xué)目的和實(shí)際應(yīng)用的要求。顯然,1954年北京坐標(biāo)系與1980年西安坐標(biāo)系已難以稱得上現(xiàn)代大地基準(zhǔn)了。

（2）1954年北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系是由大批天文大地點(diǎn)的坐標(biāo)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(biāo)系的可用性。在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)中,由于自然和人為的原因,天文大地網(wǎng)遭到了嚴(yán)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(guó)家大地坐標(biāo)系的實(shí)際可用性已經(jīng)大打折扣。當(dāng)今已進(jìn)入空間大地測(cè)量時(shí)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(cè)量手段。布設(shè)空間大地網(wǎng)通常是以高等級(jí)GPS點(diǎn)為基礎(chǔ),因?yàn)镚PS相對(duì)定位的起始點(diǎn)坐標(biāo)必須是地心坐標(biāo),而不是參心（局部）坐標(biāo)。

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

2 采用地心坐標(biāo)系的優(yōu)勢(shì)

（1）在當(dāng)今空間大地測(cè)量時(shí)代,空間技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣?？臻g技術(shù)通常使用地心坐標(biāo)系,這有助于充分享用空間技術(shù)的成果。比如,進(jìn)行衛(wèi)星定位時(shí)，容易得到精確的起始坐標(biāo);而進(jìn)行衛(wèi)星導(dǎo)航時(shí)，會(huì)有地心坐標(biāo)系的地形圖與之匹配,避免因坐標(biāo)系不一致而導(dǎo)致的問(wèn)題。

（2）航天器的發(fā)射、軌道計(jì)算、軌道測(cè)控應(yīng)在地心坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行。同樣,遠(yuǎn)程武器發(fā)射、制導(dǎo)、彈道測(cè)量也要求在地心坐標(biāo)系內(nèi)操作。使用地心坐標(biāo)系有助于航天技術(shù)與武器應(yīng)用的發(fā)展。

（3）地心坐標(biāo)系是大地測(cè)量發(fā)展的結(jié)果。大地坐標(biāo)系是大地測(cè)量的基礎(chǔ),采用地心坐標(biāo)系必將反過(guò)來(lái)又推動(dòng)大地測(cè)量乃至整個(gè)測(cè)繪科技的發(fā)展。

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

（5）地心坐標(biāo)系是衛(wèi)星導(dǎo)航的基本坐標(biāo)系,使用地心坐標(biāo)系將推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè),進(jìn)而推動(dòng)陸地、海洋和空中交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。

（6）使用地心坐標(biāo)系有利于統(tǒng)一世界大地坐標(biāo)系,有利于我國(guó)大地坐標(biāo)系與國(guó)際接軌,進(jìn)而有利于我國(guó)參與經(jīng)濟(jì)全球化及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。

3 啟用國(guó)家2000大地坐標(biāo)系的影響及應(yīng)對(duì)策略

3.1 影響

（1）舊坐標(biāo)系下的大地點(diǎn)成果。

（2）舊坐標(biāo)系下的地形圖、海圖、航空?qǐng)D和地籍圖等。

（3）地方坐標(biāo)系的成果（控制點(diǎn)坐標(biāo)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(duì)策

（1）實(shí)施空間網(wǎng)與地面聯(lián)合平差，將各等級(jí)大地網(wǎng)點(diǎn)嚴(yán)密納入國(guó)家2000大地坐標(biāo)系，沒(méi)有條件進(jìn)行聯(lián)合平差的大地網(wǎng)點(diǎn)，通過(guò)精密坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將其改算到國(guó)家2000大地坐標(biāo)系。

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

（3）對(duì)已出版的舊坐標(biāo)系下的紙質(zhì)地形圖、海圖、航空?qǐng)D和地籍圖，采用適當(dāng)?shù)姆绞礁恼絿?guó)家2000大地坐標(biāo)系。

（4）對(duì)數(shù)字化的地形圖、海圖、航空?qǐng)D和地籍圖和各種數(shù)據(jù)庫(kù)采用軟件進(jìn)行坐標(biāo)系變換。

4 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)家信息現(xiàn)代化服務(wù)需要統(tǒng)一的地心坐標(biāo)系，國(guó)家2000大地坐標(biāo)系的建立與啟用是國(guó)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(guò)渡，使區(qū)域性大地測(cè)量直接或間接地納入到全球大地測(cè)量的范疇，并使參考基準(zhǔn)從2加1維發(fā)展到3維或4維成為現(xiàn)實(shí)。滿足了在全球一體化發(fā)展的大背景下國(guó)際組織提出的跨國(guó)界洲際GIS、全球測(cè)圖等計(jì)劃的實(shí)施需要以全球地心系為基準(zhǔn)的要求。

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[2]陳俊勇. 大地坐標(biāo)框架理論和實(shí)踐的進(jìn)展 [J]. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2007.

[3]顧旦生，張莉，程鵬飛，等.我國(guó)大地坐標(biāo)系發(fā)展目標(biāo) [J].測(cè)繪通報(bào)，2003.

[4]陳俊勇.關(guān)于中國(guó)采用地心3維坐標(biāo)系統(tǒng)的探討 [J]測(cè)繪學(xué)報(bào)，2003..

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-267-1