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      1. 北京物流信息聯盟

        關于2000國家大地坐標系的說明

        2022-08-20 08:23:14

        1?背景


        ? ? ? ?? 國家大地坐標系是測制國家基本比例尺地圖的基礎。,中國建立全國統一的大地坐標系統。

        ? ? ? ? 建國以來,中國于上世紀50年代和80年代分別建立了1954年北京坐標系和1980西安坐標系,測制了各種比例尺地形圖,在國民經濟、社會發展和科學研究中發揮了重要作用,限于當時的技術條件,中國大地坐標系基本上是依賴于傳統技術手段實現的。54坐標系采用的是克拉索夫斯基橢球體。該橢球在計算和定位的過程中,沒有采用中國的數據,該系統在中國范圍內符合得不好,不能滿足高精度定位以及地球科學、空間科學和戰略武器發展的需要。上世紀70年代,中國大地測量工作者經過二十多年的艱巨努力,終于完成了全國一、二等天文大地網的布測。經過整體平差,采用1975年IUGG第十六屆大會推薦的參考橢球參數,中國建立了1980西安坐標系,1980西安坐標系在中國經濟建設、國防建設和科學研究中發揮了巨大作用。?

          上世紀八九十年代以來,國際上通行以地球質量中心作為坐標系原點,采用以地球質心為大地坐標系的原點,可以更好地闡明地球上各種地理和物理現象, 特別是空間物體的運動?,F在利用空間技術所得到的定位和影像等成果,都是以地心坐標系為參照系。采用地心坐標系可以充分利用現代最新科技成果,為國家信息現代化服務。?

          上世紀80年代以來,以全球衛星導航定位系統為主的現代空間定位技術快速發展,導致國際上獲得位置的測量技術和方法迅速變革。目前中國導航定位也普遍采用了衛星導航定位技術。隨著改革開放不斷深入,中國航天、民航、海事、海洋、交通、地震、水利、建設、規劃、地質調查、國土資源管理等部門的應用也提出了直接采用地心坐標系的需求。因此,國家測繪局會同有關部門,,對中國采用地心坐標系必要性、科學性、可行性進行了深入研究,認為目前技術條件、實施條件已經具備,實施方案科學可行。?
          2008年3月,,。自2008年7月1日起,中國將全面啟用2000國家大地坐標系,國家測繪局受權組織實施。


        2 采用2000國家大地坐標系的必要性

        ?

        ? ? ? ?現行的大地坐標系歷經50年,對國民經濟建設作出了重大的貢獻,效益顯著。但其成果受技術條件制約,精度偏低、無法滿足新技術的要求??臻g技術的發展成熟與廣泛應用迫切要求國家提供高精度、地心、動態、實用、統一的大地坐標系作為各項社會經濟活動的基礎性保障。?

          但從目前技術和應用方面來看,現行坐標系具有一定的局限性,已不適應發展的需要。主要表現在以下幾點。?
          1.二維坐標系統。1980西安坐標系是經典大地測量成果的歸算及其應用,它的表現形式為平面的二維坐標。用現行坐標系只能提供點位平面坐標,而且表示兩點之間的距離精確度也比用現代手段測得的低10倍左右。高精度、三維與低精度、二維之間的矛盾是無法協調的。比如將衛星導航技術獲得的高精度的點的三維坐標表示在現有地圖上,不僅會造成點位信息的損失(三維空間信息只表示為二維平面位置),同時也將造成精度上的損失。?
          2.參考橢球參數。隨著科學技術的發展,國際上對參考橢球的參數已進行了多次更新和改善。1980西安坐標系所采用的IAG1975橢球,其長半軸要比現在國際公認的WGS84橢球長半軸的值大3米左右,而這可能引起地表長度誤差達10倍左右。?
          3.隨著經濟建設的發展和科技的進步,維持非地心坐標系下的實際點位坐標不變的難度加大,維持非地心坐標系的技術也逐步被新技術所取代。?
          4.橢球短半軸指向。1980西安坐標系采用指向JYD1968.0極原點,與國際上通用的地面坐標系如ITRS,或與GPS定位中采用的WGS84等橢球短軸的指向(BIH1984.0)不同。?
          天文大地控制網是現行坐標系的具體實現,也是國家大地基準服務于用戶最根本最實際的途徑。?
          面對空間技術、信息技術及其應用技術的迅猛發展和廣泛普及,在創建數字地球、數字中國的過程中,需要一個以全球參考基準框架為背景的、全國統一的、協調一致的坐標系統來處理國家、區域、海洋與全球化的資源、環境、社會和信息等問題。單純采用目前參心、二維、低精度、靜態的大地坐標系統和相應的基礎設施作為中國現行應用的測繪基準,必然會帶來愈來愈多不協調問題,產生眾多矛盾,制約高新技術的應用。?
          若現在仍采用現行的二維、非地心的坐標系,不僅制約了地理空間信息的精確表達和各種先進的空間技術的廣泛應用,無法全面滿足當今氣象、地震、水利、交通等部門對高精度測繪地理信息服務的要求,而且也不利于與國際上民航與海圖的有效銜接,因此采用地心坐標系已勢在必行。


        3 采用2000國家大地坐標系的意義


        ? ? ? ? 2000國家大地坐標系的科學性、先進性和實用性是顯而易見的。中國采用2000國家大地坐標系,對滿足國民經濟建設、社會發展、國防建設和科學研究的需求,有著十分重要的意義。?

          1.采用2000國家大地坐標系具有科學意義,隨著經濟發展和社會的進步,中國航天、海洋、地震、氣象、水利、建設、規劃、地質調查、國土資源管理等領域的科學研究需要一個以全球參考基準為背景的、全國統一的、協調一致的坐標系統,來處理國家、區域、海洋與全球化的資源、環境、社會和信息等問題,需要采用定義更加科學、原點位于地球質量中心的三維國家大地坐標系。?
          2.采用2000國家大地坐標系可對國民經濟建設、社會發展產生巨大的社會效益。采用2000國家大地坐標系,有利于應用于防災減災、公共應急與預警系統的建設和維護。?
          3.采用2000國家大地坐標系將進一步促進遙感技術在中國的廣泛應用,發揮其在資源和生態環境動態監測方面的作用。比如汶川大地震發生后,,,而這些遙感衛星資料都是基于地心坐標系。?
          4.采用2000國家大地坐標系也是保障交通運輸、航海等安全的需要。車載、船載實時定位獲取的精確的三維坐標,能夠準確地反映其精確地理位置,配以導航地圖,可以實時確定位置、選擇最佳路徑、避讓障礙,保障交通安全。隨著中國航空運營能力的不斷提高和港口吞吐量的迅速增加,采用2000國家大地坐標系可保障航空和航海的安全。?

          5.衛星導航技術與通信、遙感和電子消費產品不斷融合,將會創造出更多新產品和新服務,市場前景更為看好?,F已有相當一批企業介入到相關制造及運營服務業,并可望在近期形成較大規模的新興高技術產業。衛星導航系統與GIS的結合使得計算機信息為基礎的智能導航技術,如車載GPS導航系統和移動目標定位系統應運而生。移動手持設備如移動電話和PDA已經有了非常廣泛的使用。


        4?對國民經濟的影響?


          應用現代空間技術進行地形圖測繪和定位,可以大幅度提高點位表達的準確性,并且可以快速獲取精確的三維地心坐標;可以提高測量精度和工作效率;可廣泛地應用于數字農業、數字林業,智能交通(車輛的導航、調度與監控),以及民航(飛機的導航、調度與監控)、海事(船舶的導航、調度與監控)、水利(數字黃河和數字長江)、漁政部門、城市物流(城市精細管理中的基于位置服務)、突發事故預警與快速響應系統、通信供電網絡維護系統、旅游、科學考察與探險等。?


        5?保障配套工作?


          在中國建立、使用2000國家大地坐標系,需要將現有的參心坐標系下成果轉換到2000國家大地坐標系中。2000國家大地坐標系與現行國家大地坐標系轉換、銜接的過渡期為8年至10年。?
          現有各類測繪成果,在過渡期內可沿用現行國家大地坐標系;2008年7月1日后新生產的各類測繪成果應采用2000國家大地坐標系。?
          現有地理信息系統,在過渡期內應逐步轉換到2000國家大地坐標系;2008年7月1日后新建設的地理信息系統應采用2000國家大地坐標系。?

        ? ? ? ?國家大地坐標系的定義包括坐標系的原點、三個坐標軸的指向、尺度以及地球橢球的4個基本參數的定義。2000國家大地坐標系的原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心;2000國家大地坐標系的Z軸由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向,該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算,定向的時間演化保證相對于地殼不產生殘余的全球旋轉,X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面(歷元2000.0)的交點,Y軸與Z軸、X軸構成右手正交坐標系。采用廣義相對論意義下的尺度。2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數的數值為:

        其它參數見下表:



        關于加快使用2000國家大地坐標系的通知




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