坐标系根据其原点位置的不同可划分为参心坐标系、地心坐标系和站心坐标系,下面介绍几种测量中常用的坐标系统。
1.2000国家大地坐标系
2000国家大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 2000,CGCS2000)是根据《中华人民共和国测绘法》,经国务院批准,自2008年7月1日起启用的我国新一代三维大地坐标系,属于地心坐标系。该坐标系是通过中国GNSS(全球导航卫星系统)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。坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球质量中心,坐标系以ITRF97参考框架为基准,参考框架历元为2000.0,该历元的指向由国际时间局给定的1984.0历元作为初始指向推算而来,定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转。坐标系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,Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极方向,Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。该坐标系的椭球体与WGS84椭球体参数一致,2000国家大地坐标系的大地测量基本常数分别为
长半轴a=6378137m;
地心引力常数GM=3.986004418×1014m3/s2;
扁率f=1/298.257222101;
地球自转角速度X=7.292115×10-5rad/s。
根据我国相关法规最新要求以及海洋行政主管部门的要求,海洋调查的所有测量数据强制采用CGCS2000坐标系。
2.WGS84世界大地坐标系
WGS84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系,是一种协议地球坐标系,属于地心坐标系。WGS84坐标系的定义是:原点是地球的质心,空间直角坐标系的Z轴指向BIH(1984.0)定义的地极(CTP)方向,即国际协议原点CIO,它由IAU和IUGG共同推荐。X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点,Y轴和Z轴、X轴构成右手坐标系。WGS84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值,采用的两个常用基本几何参数:长半轴a=6378137m;扁率f=1/298.257223563。WGS84不是一个严密的坐标系统,它缺少历元的约束,WGS84坐标应该是指某个历元的坐标。(www.xing528.com)
WGS84坐标系是卫星导航定位系统(GPS)采用的地理坐标系,也是海洋测量中最常用的坐标系,GPS类设备接收的数据最原始的坐标系。
3.1954年北京坐标系
1954年北京坐标系是将我国大地控制网与苏联1942年普尔科沃大地坐标系相连接后建立的我国过渡性大地坐标系,属于参心大地坐标系,采用了苏联的克拉索夫斯基椭球体。其长半轴a=6378245,扁率f=1/298.3。1954年北京坐标系虽然是苏联1942年坐标系的延伸,但也还不能说它们完全相同。我国早期地形图测量采用的主要坐标系,也是国家大地坐标系。
4.1980西安坐标系
1978年,我国决定建立新的国家大地坐标系统,并且在新的大地坐标系统中进行全国天文大地网的整体平差,这个坐标系统定名为1980西安坐标系。属参心大地坐标系。1980西安坐标系采用1975国际椭球,以JYD1968.0系统为椭球定向基准,大地原点设在陕西省泾阳县永乐镇,采用多点定位所建立的大地坐标系。其椭球参数采用1975年国际大地测量与地球物理联合会推荐值,它们为:长半轴a=6378140m,扁率f=1/298.257。1980西安坐标系是在1954年之后我国主要使用的大地坐标系,同为国家大地坐标系。
5.地方独立坐标系
在我国许多城市测量与工程测量中,若直接采用国家坐标系下的高斯平面直角坐标,则可能会由于远离中央子午线,或由于测区平均高程较大,而导致长度投影变形较大,难以满足工程上或实用上的精度要求。另一方面,对于一些特殊的测量,如大桥施工测量、水利水坝测量、滑坡变形监测等,采用国家坐标系在实用中也会很不方便。因此,基于限制变形,以及方便实用、科学的目的,在许多城市和工程测量中,常常会建立适合本地区的地方独立坐标系。建立地方独立坐标系,实际上就是通过一些元素的确定来决定地方参考椭球与投影面。地方参考椭球一般选择与当地平均高程相对应的参考椭球,该椭球的中心,轴向和扁率与国家参考椭球相同。其椭球半径a1增大为:a1=a+Δa1,Δa1=Hm+ζ0,其中Hm为当地平均海拔高程,ζ0为该地区的平均高程异常。而地方投影面的确定中,选取过测区中心的经线或某个起算点的经线作为独立中央子午线。以某个特定方便使用的点和方位为地方独立坐标系的起算原点和方位,并选取当地平均高程面Hm为投影面。
此类坐标系在海缆路由勘察中使用较少。
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