本標準的起草 規(guī)則依據(jù)GB/T 1.1-2009。

本標準由國家測繪地理信息局提出并歸口。

本標準起草單位:中國測繪科學(xué)研究院、國家測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗測試中心、廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院。

本標準主要起草人:程鵬飛、成英燕、秘金鐘、王華、歐海平、文漢江、徐彥田。

1. 范圍

本標準規(guī)定了大地測量控制點坐標轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標系的技術(shù)要求,包括重合點選取、標轉(zhuǎn)換模型、轉(zhuǎn)換方法、精度評價等。

本標準適用于地方獨立坐標系、1954北京坐標系、1980西安坐標系、WGS-84坐標系，以及ITRF框架下的大地測量控制點向2000國家大地坐標系的坐標轉(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)，將大地測量控制點坐標從某一坐標系轉(zhuǎn)換到另一坐標系。

2.1.2. 坐標歸算coordinate reduction

根據(jù)板塊運動速度計算測站的速度,并依據(jù)計算速度將站點坐標從某-.歷元歸算到另一歷元。

2.1.3. 歸算誤差reduction error

測站速度精度與當前歷元到歸算歷元以小數(shù)年表示的時間間隔的乘積。

2.1.4. 重合點coincident point

同時具有不同坐標系坐標的大地測量控制點,可用于計算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2.1.5. 平移參數(shù)translation parameters

兩坐標系轉(zhuǎn)換時，新坐標系原點在原坐標系中的坐標分量。

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

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

標系各軸依次轉(zhuǎn)過的角度。

2.1.7. 尺度參數(shù)scale parameter

兩坐標系轉(zhuǎn)換時引人的兩坐標系的長度變化參數(shù)。

2.1.8. 參考歷元reference epoch

GNSS觀測或數(shù)據(jù)處理中所選用的起算時刻。

2.1.9. 觀測歷元epoch of observation

GNSS觀測數(shù)據(jù)對應(yīng)的時刻或觀測時段中選用的某一時刻。

2.1.10. 板塊運動plate movement

地球巖石圈一個板塊對于另一個板塊的相對運動。

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

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

2.2. 縮略語

下列縮略語適用于本文件。

CORS連續(xù)運行基準站(continuously operating reference station)

CPM-CGCS2000 2000 國家大地坐標系板塊模型(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 世界大地坐標系( World Geodetic System 1984)

3. 控制點類型

3.1. 控制點分類

3.1.1. 控制點分類如下:

a)國家級衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站點;

b)2000國家GPS大地控制網(wǎng)點;

c)國家一、二、三、四等天 文大地點;

d)省、地市級衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站點;

e)省、地市級衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級點、D級點;

f)其他1954北京坐標系、1980西安坐標系及相對獨立的平面坐標系下的控制點。

3.1.2.

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

3.2. 控制點精度

2000國家大地坐標系控制點實現(xiàn)精度及省、地市級衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級點、D級點轉(zhuǎn)換后的精度

要求見表1。

3.3. 控制點使用原則

高精度控制點可用于低精度控制網(wǎng)的外部控制�？刂泣c使用原則為:

a) 國家級衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站點:可作為省級及以下衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站網(wǎng)建立時的控制點。

b) 省、地市級衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站點:點位坐標歸算到2000國家大地坐標系后，可作為C級控制點、D級控制點及相對獨立的平面坐標系建立時的控制點。

c) 2000國家GPS大地控制網(wǎng)點:可作為天文大地點控制點及相對獨立的平面坐標系建立時的控制點。

d) 省、地市級衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級點、D級點:點位坐標歸算到2000國家大地坐標系后，可作為相對獨立的平面坐標系建立時的控制點。

4. 控制點坐標轉(zhuǎn)換模型及適用范圍

4.1. 坐標系

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

4.2. 坐標轉(zhuǎn)換模型

4.2.1. 坐標轉(zhuǎn)換模型包括以下6種形式:

a)空間直角坐標轉(zhuǎn)換模型:包括布爾莎模型和莫洛堅斯基模型,用于不同參考橢球間的空間直角坐標轉(zhuǎn)換,重合點坐標為X、Y和Z;共7個轉(zhuǎn)換參數(shù),即3個平移參數(shù)、3個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個尺度參數(shù)。

b) 三維七參數(shù)大地坐標轉(zhuǎn)換模型:用于不同參考橢球間的大地坐標轉(zhuǎn)換,重合點坐標為B、L和H;共7個轉(zhuǎn)換參數(shù),即3個平移參數(shù)、3個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個尺度參數(shù)。

c) 二維七參數(shù)大地坐標轉(zhuǎn)換模型:用于不同參考橢球間的橢球面上大地坐標轉(zhuǎn)換，重合點坐標為B和L;共7個轉(zhuǎn)換參數(shù),即3個平移參數(shù)、3個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個尺度參數(shù)。

d) 三維四參數(shù)空間直角坐標轉(zhuǎn)換模型:用于不同參考橢球間的空間直角坐標系間的坐標轉(zhuǎn)換，重合點坐標為X、Y和Z;共4個轉(zhuǎn)換參數(shù),即3個平移參數(shù)和1個旋轉(zhuǎn)參數(shù)。

e) 二維四參數(shù)平面坐標轉(zhuǎn)換模型:用于不同高斯投影平面坐標轉(zhuǎn)換，重合點坐標為x和y;共4個轉(zhuǎn)換參數(shù),即2個平移參數(shù)、1個旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個尺度參數(shù)。

f)多項式擬合模型:有橢球面和平面兩種形式。

4.2.2. 坐標轉(zhuǎn)換模型詳見附錄B。

4.3. 模型選用和適用范圍

各種坐標轉(zhuǎn)換模型及適用范圍見表2。

5. 控制點坐標轉(zhuǎn)換

5.1. 省、地市級衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站坐標歸算

5.1.1. 一般規(guī)定

省、地市級衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站坐標向2000國家大地坐標系的歸算，每年應(yīng)定期歸算1次,使用連續(xù)觀測時間不少于1個月的觀測數(shù)據(jù)。

5.1.2. 基準控制點選取

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

a) 連續(xù)性:測站連續(xù)觀測3年(或以上)。

B) 穩(wěn)定性:站點坐標變化很小,具有已知的點位速度。

c) 高精度:點位速度值精度優(yōu)于3 mm/a。

d) 多種解: IGS站點具有至少3個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:站點盡量均勻分布。

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

5.1.3. 數(shù)據(jù)處理

對衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站觀測數(shù)據(jù)進行處理與平差,獲得各站點在現(xiàn)ITRF框架、觀測歷元下的坐標。省、地市級衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站作為某區(qū)域2000國家大地坐標系框架基準,應(yīng)將相鄰省、地級市的鄰近衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站納人該區(qū)域并與該區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站一同處理。

5.1.4. 框架轉(zhuǎn)換

5.1.4.1 衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站坐標轉(zhuǎn)換為2000國家大地坐標系成果,應(yīng)經(jīng)不同ITRF轉(zhuǎn)換參數(shù)歷元歸算、板塊運動改正、坐標轉(zhuǎn)換三個步驟:

a)不同ITRF框架間轉(zhuǎn)換參數(shù)的歷元歸算: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)從對應(yīng)的參考歷元歸算到轉(zhuǎn)換歷元�？蚣荛g如無直接轉(zhuǎn)換關(guān)系,可按間接方法轉(zhuǎn)換。

b)板塊運動改正:使用CPMCGCS2000速度場模型(見附錄D)計算衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站坐標從觀測歷元到需轉(zhuǎn)換歷元期間，由于板塊運動引起的坐標變化。

c)坐標轉(zhuǎn)換:利用布爾莎模型及步驟a)確定的轉(zhuǎn)換參數(shù)進行不同ITRF框架間坐標計算。

5.1.4.2框架轉(zhuǎn)換公式見附錄E。

5.2. 省、地市級衛(wèi)星大地控制網(wǎng)點坐標歸算

省、地市級衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級點、D級點坐標歸算到2000國家大地坐標系的方法見5.1。

5.3. WGS-84控制點坐標歸算

5.3.1. 厘米級精度要求控制點歸算

要求WGS-84控制點坐標精度優(yōu)于10 cm,則應(yīng)用速度值進行時間歷元歸算,歸算方法見5.1.4.1b)。

5.3.2. 分米級及以 上精度要求控制點

低于10 cm的WGS-84控制點坐標視同2000國家大地坐標系,不必歸算。

5.4. 其他控制點坐標轉(zhuǎn)換

5.4.1. 基本要求

適用于傳統(tǒng)測量技術(shù)建立的1954北京坐標系、1980西安坐標系及相對獨立的平面坐標系下的控制點坐標，采用轉(zhuǎn)換模型轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標系。

5.4.2. 重合點選取原則

重合點的選取一般遵循高等級 、高精度、分布均勻、覆蓋整個轉(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。

5.4.3. 轉(zhuǎn)換參數(shù)計算

轉(zhuǎn)換參數(shù)計算按以下步驟進行:

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

b) 選取重合點,計算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

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

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

e) 由確定的重合點計算轉(zhuǎn)換參數(shù)。

5.4.4. 坐標轉(zhuǎn)換

利用計算得到的轉(zhuǎn)換參數(shù),進行坐標轉(zhuǎn)換,求得各控制點在2000國家大地坐標系下的坐標。

6. 精度要求

6.1. 省級衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站點坐標歸算精度要求

型省級衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準站點坐標歸算誤差不大于3cm,拉薩板塊區(qū)域歸算誤差不大于8cm。

6.2. 地市級衛(wèi)星大地控制網(wǎng)點坐標轉(zhuǎn)換精度要求

省、地市級衛(wèi)星大地控制網(wǎng)C級點坐標轉(zhuǎn)換精度不大于3 cm,D級點坐標轉(zhuǎn)換精度不大于5 cm。

6.3. 坐標轉(zhuǎn)換精度評定方法

6.3.1采用內(nèi)符 合精度和外符合精度評定,依據(jù)計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點殘差中誤差評估坐標轉(zhuǎn)換精

度,殘差小于3倍單位權(quán)中誤差的點位精度滿足要求。

6.3.2內(nèi)符合精度評定公式見附錄 F。

6.3.3外部符合精度檢核方法如下:

a) 利用未參與計算轉(zhuǎn)換參數(shù)的重合點作為外部檢核點,其點數(shù)一般不少于6個且均勻分布;

b)利用轉(zhuǎn)換參數(shù)計算外部檢核點的坐標，與該外部檢核點的已知坐標進行比較,檢核公式與內(nèi)符合精度計算公式相同。

參考文獻

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