2000国家大地坐标系的介绍

2000国家大地坐标系的介绍

在我们的课本上是这样描述2000坐标系的:2000国家大地控制网是国际地球参考系统(ITRS)在我国的具体体现,采用的坐标框架和历元分别为ITRF97和2000.0。

直白点可以这么说:

2000坐标就是ITRF97框架和2000.0历元的ITRS坐标。

 

那为什么不直接采用国际坐标系,而要建立2000坐标系呢?因为ITRF全球有几百个点,在国内更为稀少,满足不了测绘工作的需要,所以要建立一个足够密度、足够数量的本国坐标系。

 

我国于1988年引入GPS技术,而后建立的全国性的GPS网主要有:

 

(1)国家测绘局布设的国家GPS A、B级网,共832个点,其中A级网点30个。A、B级网于1991-1995年间布测,采用的坐标框架和历元分别是ITRF93和1996.365。

(2)总参测绘局布设的全国GPS一、二级网,共533个点,其中一级网点44个。一、二级网于1991-1997年间布测,采用的坐标框架和历元分别是ITRF96和1997.0。

(3)中国地震局牵头布设的中国地壳运动GPS观测网络工程。该网包括基准网、基本网和区域网共1222个点,其中基准网点25个,基本网点56个。网络工程于1998-2002年间布测,采用的坐标框架和历元分别为ITRF96和1998.680。

 

可以看到,上述3个GPS网采用的坐标框架和历元均不相同,所以3个网的成果及精度也必然不同,即便是相同的点位,坐标也不相同。因此必须将3网进行统一,才能建立更便于使用的、更可靠的、全国统一的大地控制网,即为2000国家GPS大地网。

 

上述3个GPS网,再加上其他地壳形变GPS监测网,经过筛选和相邻点合并,最后选取了国内2542个GPS点(其中含CORS站点25个)参加了数据处理(还利用了国外124个IGS站数据),通过联合数据处理将框架点坐标统一归算到一个坐标参考框架(ITRF97框架和2000.0历元)。

 

目前,2000国家大地坐标系按精度不同可划分为三个层次(课本上有相应描述,这里更详细):

(1)国家级连续运行基准站(CORS站,初建时为25站,目前为29站),构成CGCS2000的基本骨架。

(2)上文所述的3个GPS网,再加上其他地壳形变GPS监测网中除了CORS站以外的所有站。

(3)天文大地网(一、二等点48919个)。与2000国家GPS大地控制网联合平差处理形成的地心坐标成果。

为什么需要上述第3个层次?因为2000国家GPS大地网密度仍然太低(2000多点),所以若将2000国家GPS大地网的和具有近5万大地点的全国天文大地网进行联合平差,将后者纳入3维地心坐标系,则可以使我国的大地坐标系框架在密度和分布方面前进一大步。

 

常见问题:

同一个点的CGCS2000坐标和WGS84坐标相差多少?

理论上。两者椭球参数稍有不同,课本上表1.1.1列出了它们的差异,长半轴相同(6378137米),扁率有着微小差异。如果仅考虑椭球参数带来的点的坐标差异,全球最大处约为0.11mm,几乎没有差别。

实现上。2个坐标系统是由2套坐标系的框架点实现的,由框架点的实现精度可做出推论,2者应该差异在5cm以内。但是有一个前提,要将WGS84坐标归算至2000.0历元(和CGCS2000相同历元)。

同学们经常提出疑问,为什么使用某些CORS系统测出的2000坐标和84坐标差值在分米级别?同学们可以去查看下该CORS系统的说明,应该是因为2者历元不同。

为什么历元不同,坐标就不同?因为地表在不停运动,每年约有几公分的变化。

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