1. 概述

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，是我國(guó)當(dāng)前最新的國(guó)家大地坐標(biāo)系，英文名稱為China Geodetic Coordinate System 2000，英文縮寫為CGCS2000。CGCS2000是2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，屬于地心大地坐標(biāo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以ITRF97參考框架為基準(zhǔn)，參考框架歷元為2000.0。

2. 坐標(biāo)參數(shù)

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)的數(shù)值為：

長(zhǎng)半軸：a=6378137m

扁率：f=1/298.257222101

地心引力常數(shù)：GM＝3.986004418×1014m3s−2

自轉(zhuǎn)角速度：ω＝7.292115×10−5rads−1

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(zhǎng)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(m2s−2): 62636851.7149

動(dòng)力形狀因子J2：0.001082629832258

球諧系數(shù)J4：-0.00000237091126

球諧系數(shù)J6: 0.00000000608347

球諧系數(shù)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

3. 坐標(biāo)意義

（1）原點(diǎn)位于地球質(zhì)量中心的三維國(guó)家大地坐標(biāo)系；

（2）遙感衛(wèi)星資料可基于地心坐標(biāo)系；

（3）應(yīng)用現(xiàn)代空間技術(shù)進(jìn)行地形圖測(cè)繪和定位，可以大幅度提高點(diǎn)位表達(dá)的準(zhǔn)確性，并且可以快速獲取精確的三維地心坐標(biāo)；

陸態(tài)網(wǎng)CORS站分布圖

4. 坐標(biāo)背景

為了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，為信息化社會(huì)發(fā)展提供一個(gè)地理平臺(tái)作為基礎(chǔ)，為了可以更科學(xué)的動(dòng)態(tài)的描述地球，特別是隨著各種空間大地測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，世界各國(guó)都在更新和完善各自的大地坐標(biāo)系統(tǒng)和它相應(yīng)的坐標(biāo)框架。因此，地心坐標(biāo)系統(tǒng)及其框架，在逐漸取代傳統(tǒng)的非地心大地坐標(biāo)系統(tǒng)及其框架�？臻g大地測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，對(duì)大地基準(zhǔn)的現(xiàn)代化提出了新的要求，也提供了實(shí)現(xiàn)的可能。

采用三維地心坐標(biāo)系，有利于采用現(xiàn)代空間技術(shù)對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行維護(hù)和快速更新，測(cè)定高精度大地控制點(diǎn)三維坐標(biāo)，并提高測(cè)圖工作效率。

有鑒于中國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需求和可能，中國(guó)政府決定采用地心三維大地坐標(biāo)系統(tǒng)，即從2008年7月1日起正式啟用中國(guó)大地坐標(biāo)系統(tǒng)2000(CGCS 2000)作為國(guó)家法定的坐標(biāo)系，作為我國(guó)新一代的平面基準(zhǔn)。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換流程

5. 坐標(biāo)獲取方法

（1）通過平差方法將 GPS 網(wǎng)納入到2000國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)；

（2）通過公共點(diǎn)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行置換；

（3）按已公布的ITRF框架之間的轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行置換。

上述方法（1）是我國(guó)GPS控制網(wǎng)，由WGS84坐標(biāo)系向工程坐標(biāo)系或北京1954年坐標(biāo)系和1984西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的一種通用方法。但該方法要求施工者至少有兩個(gè)控制點(diǎn)的目標(biāo)坐標(biāo)系的坐標(biāo)，而且要保證一定的精度才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制網(wǎng)的精度。在這種情況下，控制網(wǎng)施工單位或個(gè)人往往是通過向國(guó)家測(cè)繪成果主管部門申請(qǐng)、購(gòu)買，并且要與測(cè)繪主管部門簽屬相關(guān)的保密協(xié)議。這種方式，不僅耗時(shí)而且會(huì)對(duì)增加施工成本。以一個(gè)D級(jí)控制網(wǎng)為例，控制網(wǎng)施工者往往會(huì)購(gòu)買測(cè)區(qū)周邊3個(gè)國(guó)家C級(jí)控制點(diǎn)成果，按陜西省測(cè)繪局成果價(jià)格計(jì)算，C級(jí)GPS 國(guó)家控制點(diǎn)平面位置600元/個(gè)，高程控制點(diǎn)200元/個(gè)，一個(gè)C級(jí)三維點(diǎn)為 800 元，3個(gè)點(diǎn)要2400元。這對(duì)小型生產(chǎn)活動(dòng)，是一筆較大的生產(chǎn)投入。

方法（2）使用的前提是源坐標(biāo)系統(tǒng)和目標(biāo)坐標(biāo)系都要有保持一定高的精度，這樣求算的參數(shù)才具有一定的精度，此外，還需要被轉(zhuǎn)換的原始坐標(biāo)點(diǎn)在源坐標(biāo)系內(nèi)具有較高的精度。在執(zhí)行起來，較大難度，可操作性不強(qiáng)。

方法（3）是根據(jù) CGCS2000 的定義，結(jié)合各坐標(biāo)框架及歷元經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。使用該方法必須解決如下幾個(gè)核心問題即當(dāng)前歷元下測(cè)區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)的坐標(biāo)、當(dāng)前坐標(biāo)框架和目標(biāo)框架之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)、當(dāng)前測(cè)區(qū)的速度場(chǎng)。只要滿足上述條件，個(gè)人完全有能力實(shí)現(xiàn) CGCS2000 坐標(biāo)。該方法也是國(guó)家測(cè)繪地理信息局推薦的一種轉(zhuǎn)換方法。當(dāng)前從 IGS 站所能獲得的精密星歷一般是IGS05或IGS08星歷，其對(duì)應(yīng)的參考框架分別是ITRF05和ITRF08。衛(wèi)星星歷決定了定位成果所處的參考框架，當(dāng)前參考框架下的測(cè)繪成果向CGCS2000轉(zhuǎn)換時(shí)，其實(shí)質(zhì)是當(dāng)前參考框架向ITRF97轉(zhuǎn)換。

中國(guó)大陸速度場(chǎng)

6. 同其他坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換

在實(shí)際的運(yùn)用中，往往會(huì)涉及到CGCS2000坐標(biāo)系同別的坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)此可以使用水經(jīng)注萬能地圖下載器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，導(dǎo)出矢量可以選擇CGCS2000等坐標(biāo)系，如下圖所示。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

7. 結(jié)語

以上就是CGCS2000坐標(biāo)系的詳細(xì)說明，主要包括了坐標(biāo)參數(shù)、坐標(biāo)意義、坐標(biāo)背景、坐標(biāo)獲取方法和同其他坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換等功能。