什麼是CGCS2000坐標系

2020-12-21 水經注地圖下載器

01概述

2000國家大地坐標系，是我國當前最新的國家大地坐標系，英文名稱為China Geodetic Coordinate System 2000，英文縮寫為CGCS2000。CGCS2000是2000國家大地坐標系，屬於地心大地坐標系統，該系統以ITRF97參考框架為基準，參考框架曆元為2000.0。

02坐標參數

2000國家大地坐標系採用的地球橢球參數的數值為：

長半軸：a=6378137m

扁率：f=1/298.257222101

地心引力常數：GM＝3.986004418×1014m3s2

自轉角速度：ω＝7.292115×105rads1

短半徑b(m)：6356752.31414

極曲率半徑c (m): 6399593.62586

第一偏心率e：0.0818191910428

第一偏心率平方e2：0.00669438002290

第二偏心率 e′：0.0820944381519

第二偏心率平方e′2：0.00673949677548

1/4子午圈的長度Q(m)：10001965.7293

橢球平均半徑R1(m)：6371008.77138

相同表面積的球半徑R2(m)：6371007.18092

相同體積的球半徑R3(m)：6371000.78997

橢球的正常位U0(m2s2): 62636851.7149

動力形狀因子J2：0.001082629832258

球諧係數J4：-0.00000237091126

球諧係數J6: 0.00000000608347

球諧係數J8: -0.00000000001427

m=ω2a2b/GM：0.00344978650678

赤道正常重力值γe（伽）：9.7803253361

兩極正常重力值γp（伽）：9.8321849379

正常重力平均值γ（伽）：9.7976432224

緯度45度的正常重力值γ45°（伽）：9.8061977695

參考橢球

03坐標意義

（1）原點位於地球質量中心的三維國家大地坐標系；

（2）遙感衛星資料可基於地心坐標系；

（3）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，並且可以快速獲取精確的三維地心坐標；

陸態網CORS站分布圖

04坐標背景

為了我國經濟的持續發展，為信息化社會發展提供一個地理平臺作為基礎，為了可以更科學的動態的描述地球，特別是隨著各種空間大地測量技術的不斷發展和完善，世界各國都在更新和完善各自的大地坐標系統和它相應的坐標框架。因此，地心坐標系統及其框架，在逐漸取代傳統的非地心大地坐標系統及其框架。空間大地測量技術的發展，對大地基準的現代化提出了新的要求，也提供了實現的可能。

採用三維地心坐標系，有利於採用現代空間技術對坐標系進行維護和快速更新，測定高精度大地控制點三維坐標，並提高測圖工作效率。

有鑑於中國經濟、社會和科學技術的發展需求和可能，中國政府決定採用地心三維大地坐標系統，即從2008年7月1日起正式啟用中國大地坐標系統2000(CGCS 2000)作為國家法定的坐標系，作為我國新一代的平面基準。

坐標轉換流程

05坐標獲取方法

（1）通過平差方法將 GPS 網納入到2000國家大地坐標系統；

（2）通過公共點求解轉換參數進行置換；

（3）按已公布的ITRF框架之間的轉換方式進行置換。

上述方法（1）是我國GPS控制網，由WGS84坐標系向工程坐標系或北京1954年坐標系和1984西安坐標系轉換的一種通用方法。但該方法要求施工者至少有兩個控制點的目標坐標系的坐標，而且要保證一定的精度才能實現整個控制網的精度。在這種情況下，控制網施工單位或個人往往是通過向國家測繪成果主管部門申請、購買，並且要與測繪主管部門籤屬相關的保密協議。這種方式，不僅耗時而且會對增加施工成本。以一個D級控制網為例，控制網施工者往往會購買測區周邊3個國家C級控制點成果，按陝西省測繪局成果價格計算，C級GPS 國家控制點平面位置600元/個，高程控制點200元/個，一個C級三維點為 800 元，3個點要2400元。這對小型生產活動，是一筆較大的生產投入。

方法（2）使用的前提是源坐標系統和目標坐標系都要有保持一定高的精度，這樣求算的參數才具有一定的精度，此外，還需要被轉換的原始坐標點在源坐標系內具有較高的精度。在執行起來，較大難度，可操作性不強。

方法（3）是根據 CGCS2000 的定義，結合各坐標框架及曆元經過一系列轉換實現的。使用該方法必須解決如下幾個核心問題即當前曆元下測區內控制點的坐標、當前坐標框架和目標框架之間的轉換參數、當前測區的速度場。只要滿足上述條件，個人完全有能力實現 CGCS2000 坐標。該方法也是國家測繪地理信息局推薦的一種轉換方法。當前從 IGS 站所能獲得的精密星曆一般是IGS05或IGS08星曆，其對應的參考框架分別是ITRF05和ITRF08。衛星星曆決定了定位成果所處的參考框架，當前參考框架下的測繪成果向CGCS2000轉換時，其實質是當前參考框架向ITRF97轉換。

中國大陸速度場

06同其他坐標之間轉換

在實際的運用中，往往會涉及到CGCS2000坐標系同別的坐標系之間的轉換，對此可以使用水經注萬能地圖下載器進行轉換，導出矢量可以選擇CGCS2000等坐標系，如下圖所示。

坐標轉換

07結語

以上就是CGCS2000坐標系的詳細說明，主要包括了坐標參數、坐標意義、坐標背景、坐標獲取方法和同其他坐標之間轉換等功能。

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