本標(biāo)準(zhǔn)的起草 規(guī)則依據(jù)GB/T 1.1-2009。

本標(biāo)準(zhǔn)由國家測(cè)繪地理信息局提出并歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:中國測(cè)繪科學(xué)研究院、國家測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心、廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:程鵬飛、成英燕、秘金鐘、王華、歐海平、文漢江、徐彥田。

1. 范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了大地測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系的技術(shù)要求,包括重合點(diǎn)選取、標(biāo)轉(zhuǎn)換模型、轉(zhuǎn)換方法、精度評(píng)價(jià)等。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于地方獨(dú)立坐標(biāo)系、1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系、WGS-84坐標(biāo)系，以及ITRF框架下的大地測(cè)量控制點(diǎn)向2000國家大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

2. 術(shù)語、定義和縮 略語

2.1. 術(shù)語和定義

下列術(shù)語、定義適用于本文件。

2.1.1. 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換coordinate transformation

采用適用的轉(zhuǎn)換模型和轉(zhuǎn)換參數(shù)，將大地測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)從某一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到另一坐標(biāo)系。

2.1.2. 坐標(biāo)歸算coordinate reduction

根據(jù)板塊運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算測(cè)站的速度,并依據(jù)計(jì)算速度將站點(diǎn)坐標(biāo)從某-.歷元?dú)w算到另一歷元。

2.1.3. 歸算誤差reduction error

測(cè)站速度精度與當(dāng)前歷元到歸算歷元以小數(shù)年表示的時(shí)間間隔的乘積。

2.1.4. 重合點(diǎn)coincident point

同時(shí)具有不同坐標(biāo)系坐標(biāo)的大地測(cè)量控制點(diǎn),可用于計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2.1.5. 平移參數(shù)translation parameters

兩坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換時(shí)，新坐標(biāo)系原點(diǎn)在原坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分量。

2.1.6. 旋轉(zhuǎn)參數(shù)rotation parameters

兩坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換時(shí),把原坐標(biāo)系中的各坐標(biāo)軸左旋轉(zhuǎn)到與新坐標(biāo)系相應(yīng)的坐標(biāo)軸重合或平行時(shí)，坐

標(biāo)系各軸依次轉(zhuǎn)過的角度。

2.1.7. 尺度參數(shù)scale parameter

兩坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換時(shí)引人的兩坐標(biāo)系的長度變化參數(shù)。

2.1.8. 參考?xì)v元reference epoch

GNSS觀測(cè)或數(shù)據(jù)處理中所選用的起算時(shí)刻。

2.1.9. 觀測(cè)歷元epoch of observation

GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻或觀測(cè)時(shí)段中選用的某一時(shí)刻。

2.1.10. 板塊運(yùn)動(dòng)plate movement

地球巖石圈一個(gè)板塊對(duì)于另一個(gè)板塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

2.1.11. 2000國家GPS大地控制網(wǎng)National GPS Geodetic ControlNetwork 2000

在國家測(cè)繪地理信息局GPS A、B級(jí)網(wǎng),中國人民解放軍總參測(cè)繪導(dǎo)航局GPS-、二級(jí)網(wǎng),中國地震局"中國地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)工程"三個(gè)大規(guī)模GPS網(wǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行統(tǒng)一.平差后得到的以三維地心坐標(biāo)為特征的高精度國家級(jí)大地控制網(wǎng)。

2.2. 縮略語

下列縮略語適用于本文件。

CORS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站(continuously operating reference station)

CPM-CGCS2000 2000 國家大地坐標(biāo)系板塊模型(China Plate Model- CGCS2000)合額

IGS國際GNSS服務(wù)組織(International GNSS Servce)

ITRF國際地球參考框架(international terrestrial reference frame)

GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(global navigation satellite system)

WGS-84 1984 世界大地坐標(biāo)系( World Geodetic System 1984)

3. 控制點(diǎn)類型

3.1. 控制點(diǎn)分類

3.1.1. 控制點(diǎn)分類如下:

a)國家級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站點(diǎn);

b)2000國家GPS大地控制網(wǎng)點(diǎn);

c)國家一、二、三、四等天 文大地點(diǎn);

d)省、地市級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站點(diǎn);

e)省、地市級(jí)衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級(jí)點(diǎn)、D級(jí)點(diǎn);

f)其他1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系及相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系下的控制點(diǎn)。

3.1.2.

3.1.1 a)、b)、c)三類控制點(diǎn)已有2000國家大地坐標(biāo)系坐標(biāo),d)、e)兩類控制點(diǎn)應(yīng)歸算到2000國家大地坐標(biāo)系,f)類控制點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系。

3.2. 控制點(diǎn)精度

2000國家大地坐標(biāo)系控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精度及省、地市級(jí)衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級(jí)點(diǎn)、D級(jí)點(diǎn)轉(zhuǎn)換后的精度

要求見表1。

3.3. 控制點(diǎn)使用原則

高精度控制點(diǎn)可用于低精度控制網(wǎng)的外部控制。控制點(diǎn)使用原則為:

a) 國家級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站點(diǎn):可作為省級(jí)及以下衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站網(wǎng)建立時(shí)的控制點(diǎn)。

b) 省、地市級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站點(diǎn):點(diǎn)位坐標(biāo)歸算到2000國家大地坐標(biāo)系后，可作為C級(jí)控制點(diǎn)、D級(jí)控制點(diǎn)及相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系建立時(shí)的控制點(diǎn)。

c) 2000國家GPS大地控制網(wǎng)點(diǎn):可作為天文大地點(diǎn)控制點(diǎn)及相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系建立時(shí)的控制點(diǎn)。

d) 省、地市級(jí)衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級(jí)點(diǎn)、D級(jí)點(diǎn):點(diǎn)位坐標(biāo)歸算到2000國家大地坐標(biāo)系后，可作為相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系建立時(shí)的控制點(diǎn)。

4. 控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型及適用范圍

4.1. 坐標(biāo)系

在控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中，涉及的坐標(biāo)系有1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系、2000國家大地坐標(biāo)系、WGS-84坐標(biāo)系、相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系。其中1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系、2000國家大地坐標(biāo)系、WGS-84的常用參考橢球基本參數(shù)見附錄A。

4.2. 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型

4.2.1. 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型包括以下6種形式:

a)空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型:包括布爾莎模型和莫洛堅(jiān)斯基模型,用于不同參考橢球間的空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,重合點(diǎn)坐標(biāo)為X、Y和Z;共7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù),即3個(gè)平移參數(shù)、3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)尺度參數(shù)。

b) 三維七參數(shù)大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型:用于不同參考橢球間的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,重合點(diǎn)坐標(biāo)為B、L和H;共7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù),即3個(gè)平移參數(shù)、3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)尺度參數(shù)。

c) 二維七參數(shù)大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型:用于不同參考橢球間的橢球面上大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，重合點(diǎn)坐標(biāo)為B和L;共7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù),即3個(gè)平移參數(shù)、3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)尺度參數(shù)。

d) 三維四參數(shù)空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型:用于不同參考橢球間的空間直角坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，重合點(diǎn)坐標(biāo)為X、Y和Z;共4個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù),即3個(gè)平移參數(shù)和1個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)。

e) 二維四參數(shù)平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型:用于不同高斯投影平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，重合點(diǎn)坐標(biāo)為x和y;共4個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù),即2個(gè)平移參數(shù)、1個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)尺度參數(shù)。

f)多項(xiàng)式擬合模型:有橢球面和平面兩種形式。

4.2.2. 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型詳見附錄B。

4.3. 模型選用和適用范圍

各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型及適用范圍見表2。

5. 控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

5.1. 省、地市級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站坐標(biāo)歸算

5.1.1. 一般規(guī)定

省、地市級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站坐標(biāo)向2000國家大地坐標(biāo)系的歸算，每年應(yīng)定期歸算1次,使用連續(xù)觀測(cè)時(shí)間不少于1個(gè)月的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

5.1.2. 基準(zhǔn)控制點(diǎn)選取

來基準(zhǔn)控制點(diǎn)應(yīng)選擇我國周邊穩(wěn)定的IGS站、國內(nèi)IGS站及國家級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站,數(shù)量不少于10個(gè),并遵循以下原則:

a) 連續(xù)性:測(cè)站連續(xù)觀測(cè)3年(或以上)。

B) 穩(wěn)定性:站點(diǎn)坐標(biāo)變化很小,具有已知的點(diǎn)位速度。

c) 高精度:點(diǎn)位速度值精度優(yōu)于3 mm/a。

d) 多種解: IGS站點(diǎn)具有至少3個(gè)不同國際分析中心的速度值,并且殘差小于3 mm/a。

e)均衡性:站點(diǎn)盡量均勻分布。

f)精度一致性:站點(diǎn)間坐標(biāo)精度應(yīng)在同一數(shù)量級(jí),并且速度值的精度也應(yīng)在同一數(shù)量級(jí)。

5.1.3. 數(shù)據(jù)處理

對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與平差,獲得各站點(diǎn)在現(xiàn)ITRF框架、觀測(cè)歷元下的坐標(biāo)。省、地市級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站作為某區(qū)域2000國家大地坐標(biāo)系框架基準(zhǔn),應(yīng)將相鄰省、地級(jí)市的鄰近衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站納人該區(qū)域并與該區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站一同處理。

5.1.4. 框架轉(zhuǎn)換

5.1.4.1 衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標(biāo)系成果,應(yīng)經(jīng)不同ITRF轉(zhuǎn)換參數(shù)歷元?dú)w算、板塊運(yùn)動(dòng)改正、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換三個(gè)步驟:

a)不同ITRF框架間轉(zhuǎn)換參數(shù)的歷元?dú)w算:依據(jù)ITRF框架間各轉(zhuǎn)換參數(shù)的速率(見附錄C),將各參數(shù)從對(duì)應(yīng)的參考?xì)v元?dú)w算到轉(zhuǎn)換歷元。框架間如無直接轉(zhuǎn)換關(guān)系,可按間接方法轉(zhuǎn)換。

b)板塊運(yùn)動(dòng)改正:使用CPMCGCS2000速度場(chǎng)模型(見附錄D)計(jì)算衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站坐標(biāo)從觀測(cè)歷元到需轉(zhuǎn)換歷元期間，由于板塊運(yùn)動(dòng)引起的坐標(biāo)變化。

c)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換:利用布爾莎模型及步驟a)確定的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行不同ITRF框架間坐標(biāo)計(jì)算。

5.1.4.2框架轉(zhuǎn)換公式見附錄E。

5.2. 省、地市級(jí)衛(wèi)星大地控制網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)歸算

省、地市級(jí)衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級(jí)點(diǎn)、D級(jí)點(diǎn)坐標(biāo)歸算到2000國家大地坐標(biāo)系的方法見5.1。

5.3. WGS-84控制點(diǎn)坐標(biāo)歸算

5.3.1. 厘米級(jí)精度要求控制點(diǎn)歸算

要求WGS-84控制點(diǎn)坐標(biāo)精度優(yōu)于10 cm,則應(yīng)用速度值進(jìn)行時(shí)間歷元?dú)w算,歸算方法見5.1.4.1b)。

5.3.2. 分米級(jí)及以 上精度要求控制點(diǎn)

低于10 cm的WGS-84控制點(diǎn)坐標(biāo)視同2000國家大地坐標(biāo)系,不必歸算。

5.4. 其他控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

5.4.1. 基本要求

適用于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)建立的1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系及相對(duì)獨(dú)立的平面坐標(biāo)系下的控制點(diǎn)坐標(biāo)，采用轉(zhuǎn)換模型轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)系。

5.4.2. 重合點(diǎn)選取原則

重合點(diǎn)的選取一般遵循高等級(jí) 、高精度、分布均勻、覆蓋整個(gè)轉(zhuǎn)換區(qū)域等原則,并應(yīng)盡量避免選取變形或沉降較大區(qū)域的點(diǎn)。

5.4.3. 轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算

轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算按以下步驟進(jìn)行:

a)按轉(zhuǎn)換區(qū)域選取適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換模型。

b) 選取重合點(diǎn),計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

c) 用得到的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算重合點(diǎn)坐標(biāo)殘差, 剔除殘差大于3倍單位權(quán)中誤差的重合點(diǎn)。

d) 重復(fù)步驟b)和步驟c),直至重合點(diǎn)坐標(biāo)殘差均小于3倍單位權(quán)中誤差，且計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點(diǎn)數(shù)量根據(jù)轉(zhuǎn)換模型確定。采用七參數(shù)轉(zhuǎn)換模型時(shí),重合點(diǎn)不少于6個(gè);采用四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型時(shí),重合點(diǎn)不少于4個(gè)。

e) 由確定的重合點(diǎn)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

5.4.4. 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

利用計(jì)算得到的轉(zhuǎn)換參數(shù),進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,求得各控制點(diǎn)在2000國家大地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

6. 精度要求

6.1. 省級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站點(diǎn)坐標(biāo)歸算精度要求

型省級(jí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站點(diǎn)坐標(biāo)歸算誤差不大于3cm,拉薩板塊區(qū)域歸算誤差不大于8cm。

6.2. 地市級(jí)衛(wèi)星大地控制網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度要求

省、地市級(jí)衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級(jí)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度不大于3 cm,D級(jí)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度不大于5 cm。

6.3. 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度評(píng)定方法

6.3.1采用內(nèi)符 合精度和外符合精度評(píng)定,依據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點(diǎn)殘差中誤差評(píng)估坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精

度,殘差小于3倍單位權(quán)中誤差的點(diǎn)位精度滿足要求。

6.3.2內(nèi)符合精度評(píng)定公式見附錄 F。

6.3.3外部符合精度檢核方法如下:

a) 利用未參與計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點(diǎn)作為外部檢核點(diǎn),其點(diǎn)數(shù)一般不少于6個(gè)且均勻分布;

b)利用轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算外部檢核點(diǎn)的坐標(biāo)，與該外部檢核點(diǎn)的已知坐標(biāo)進(jìn)行比較,檢核公式與內(nèi)符合精度計(jì)算公式相同。

參考文獻(xiàn)

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