我国常用的大地地理坐标系

大地水准面,地球椭球体,大地基准面,地理坐标系,投影坐标系

地理坐标系与投影坐标系

1.真实地球：

2. 大地水准面

经大地测量，获取到大地水准面：

静止的水面称为水准面，水准面是受地球表面重力场影响而形成的，是一个处处与重力方向垂直的连续曲面，因此是一个重力场的等位面。

大地水准面是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。它是重力等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。

大地水准面,地球椭球体,大地基准面,地理坐标系,投影坐标系

3. 地球椭球体(Ellipsoid) 地表是一个无法用数学公式表达的曲面，

这样的曲面不能作为测量和制图的基准面。假想一个扁率极小的椭圆，绕大地球体短轴旋转所形成的规则椭球体称之为地球椭球体。地球椭球体表面是一个规则的数学表面，可以用数学公式表达，所以在测量和制图中就用它替代地球的自然表面。

地球椭球体有长半径和短半径之分，长半径(a)即赤道半径，短半径(b)即极半径。f=（a-b）/a为椭球体的扁率，表示椭球体的扁平程度。由此可见，地球椭球体的形状和大小取决于a、b、f 。因此，a、b、f被称为地球椭球体的三要素。

大地水

第2卷第6 5期20 0 5年 1 1月

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常用大地坐标系的分析比较许家砚 (29部队， 989浙江宁波 350 120

摘要： 综述了测绘工作中常用的几类大地坐标系的建立方法，全面介绍了我国参心坐标系、地心坐标系和世界地心坐标系的发展及其现状。关键词： 大地测量；大地坐标系；参心坐标系；地心坐标系中圈分类号： 26 . P2 ' 3文献标识码： B文章编号：61 04 20 )607- 1 - 4(050- 1 4 73 0 0

引

言

目国内测绘工作主要涉及三类常用的大地 前，坐标系统，即参心坐标系统、地心坐标系统和地方独立坐标系统。参心坐标系是我国基本测图和常规大地测量的基础。天文大地网整体平差后，我国形成了三种参心坐标系统， 15北京坐标系(即： 4 9局部平差结果) 18,90西安坐标系和新 15 94北京坐标系 (整体平差换算值)。这三种参心坐标系都在应用，预计今后还将并存一段时间。地心坐标系是为满足远程武器和航空航天技术 发展需要而建立的一种大地坐标系统。从2世纪7 0 0年代起，我

在亚洲,关于国家大地坐标系的建设也有很大的进步了。日本在2000年开始启用新的大地基准JGD2000;蒙古建立了的系统与WGS-84几乎一致的坐标系,它的大地坐标框架称为MONREF97;韩国于1998年推出了新型的地心坐标系统KGD2000;新西兰建立了NZGD2000.0;马来西亚也建立了NGRF2000。

第1章 绪论

1.1 选题的背景和意义

在当今的社会发展和经济发展中，所得到的数据第一要满足较大比例地形图在测图过程中的需要，第二还要满足一般工程在建筑和设计中的需要。在工程施工放样的过程中要求控制网中两点所求的实际的长度和由坐标返算所得的长度的数量值是要相等的，如果是在采用国家坐标系所得到的结果在大多数情况下是不能满足上述要求的，原因是国家坐标系每个投影带都是按6°或者3°的间隔划分的，国家坐标系的参考椭球面是它的高程归化面，可是在实际的测量中，在平时的工程建筑所在的地区一般情况下是不会恰好落在投影带上或者相近位置的，它的位置与参考椭球面也存在着一些距离，这些因素将会导致长度和实际测得的长度不一致。

在《工程测量规范》(GBSOO26-93)中规定：平面控制网的坐标系统，应满足测区内高程归化改正和高斯投影变形改正之代数和

一、常用坐标系 1、北京坐标系

北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。

1954年北京坐标系的历史：

新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。

北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3； 2、西安80坐标系

1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市

一、常用坐标系 1、北京坐标系

北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。

1954年北京坐标系的历史：

新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。

北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3； 2、西安80坐标系

1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市

详解| 2000国家大地坐标系与现行坐标系关系 2018-04-16 国家局 测绘学报

《测绘学报》

1.采用2000国家大地坐标系对现有地图的影响

大地坐标系是测制地形图的基础，大地坐标系的改变必将引起地形图要素产生位置变化。一般来说，局部坐标系的原点偏离地心较大(最大的接近200m)，无论是1954年北京坐标系，还是1980西安坐标系的地形图，在采用地心坐标系后都需要进行适当改正。

计算结果表明，1954年北京坐标系改变为2000国家大地坐标系。在56°N～16°N和72°E～135°E范围内若不考虑椭球的差异，1954年北京坐标系下的地图转换到2000系下图幅平移量为：X平移量为-29～-62m，Y方向的平移量为-56～+84m。1980西安坐标系下的X平移量为-9～+43m，Y方向的平移量为+76～+119m。因此，坐标系的更换在1:25万以大比例尺地形图中点(含图廓点)的地理位置的改变值已超过制图精度，必须重新给予标记。 对于1:25万以小地形图，由坐标系更换引起图廓点坐标的变化以及图廓线长度和方位的变动在制图精度内，可以忽略其影响,对于1:25万比例尺地形图，考虑到实际成图精度，实际转换时也无需考虑转换。 根据实际计算表明，由于坐

2000国家大地坐标系

一、起止时间

2008年4月，国务院批准自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。

二、大地坐标系

CGCS2000是（中国）2000国家大地坐标系的缩写，该坐标系是通过中国GPS 连续运行基准站、 空间大地控制网以及天文大地网与空间地网联合平差建立的地心大地坐标系统。2000（中国）国家大地坐标系以ITRF 97 参考框架为基准, 参考框架历元为2000.0，仍采用无潮汐系统。

表示方法：大地坐标系，是将地球模拟成一个规则的椭球，以大地经度（L）、大地纬度（B）、大地高（H）来表示地球表面物体的位置。大地经度（L）是通过该点的大地子午面与起始大地子午面（通过格林尼治天文台 的子午面）之间的夹角，规定以起始子午面起算，向东由0°至180°称为东经，向西由0°至180°称为西经。大地

纬度（B）是通过该点的法线与赤道面的夹角，规定由赤道面起算，由赤道面向北从0°至90°称为北纬，向南从0°到90°称为南纬。其中著名的纬线“北回归线”是太阳光线能够直射在地球上最北的界线，横穿于绿水青山的增城境内，其大地纬度值约为北纬23度26分。大地高（H）则是物体到椭球表面的高度。（纬度，经度，高）=（B,L,H）=空间立体坐标

2000国家大地坐标系的定义 国家大地坐标系的定义包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度以及地球椭球的4个基本参数的定义。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数的数值为： 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 其它参数见下表： 短半径b(m) 极曲率半径c (m) 第一偏心率e 第一偏心率平方e2 第二偏心率 第二偏心率平方2 1/4子午圈的长度Q(m) 椭球平均半径R1(m) 6356752.31414 63995

MAPGIS是国家科技部和建设部推广的国产GIS软件，是国内优秀GIS平台之一，目前在城市勘测单位使用越来越广泛，很多单位用它来做矢量化、数据编辑、入库的平台。但由于大部分城市勘测单位都是做1：500到1：2000的大比例尺地形图，对投影变换用的比较少，偶尔要用到地方坐标系和国家坐标系的转换，以及换带计算等就觉得非常困难，笔者经过大量的生产实践发现：巧用MAPGIS的投影变换不仅可以轻松解决各种坐标系之间的转换问题，还可以进行坐标展点及高斯坐标的正反算等，下面就对这些问题的参数设置、操作过程进行详细的说明。在具体说明之前，先对几个关键词的含义进行说明。地图投影即按某种数学规则将椭球球面上一点与地图平面上的一点相对应。地图投影的参数有椭球的长半径，短半径，扁率，第一偏心率，第二偏心率。数学规则有等角映射、等面积映射等。我国地图制图普遍采用的是高斯-克吕格（GAUSS-KRUGER）投影，它是一种等角横切椭圆柱投影，该投影以中央经线和赤道投影后为坐标轴，为控制长度变形，一般采取分带投影。我国1：2.5-1：50万的地形图均采用6度分带，1：1万及更大比例尺地形图采用3度分带。 MAPGIS的坐标系为数学坐标系，与投影平面直角坐标系中的X

从1980西安坐标系到2000国家大地坐标系的坐标变换

钟业勋1，2 童新华2 王龙波1

（1广西测绘局，广西南宁，530023；2广西师范学院资源与环境科学学院，广西南宁，530001）

摘要：本文阐述了高斯—克吕格投影的建立原理，推导了坐标公式。对1980西安坐标系和

2000国家大地坐标系，作者给出了应用CASIOfx—4800P计算器由平面直角坐标反解地理坐标的计算程序。应用这程序，实现了从1980西安坐标系到2000国家大地坐标系的坐标变换。根据计算结果及其在1:25000地形图上的图解精度，因1:25000～1:50万地形图上同名点的坐标差异很小，都在图解精度0.2mm以内，所以地图改版时只需改变坐标系的名称即可。

关键词：1980西安坐标系；2000国家大地坐标系；高斯—克吕格投影；地理坐标；坐标变

换。

1 引言

根据国家测绘局6月18日发布的公告，我国从2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系。公告提供了新坐标系的技术参数，并对新旧坐标系的转换和使用作出说明；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至10年。现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系；2008年7月1日后新生产的各类测