2017年3月,原国土资源部(现自然资源部)和原国家测绘地理信息局下发《关于加快使用2000国家大地坐标系的通知》,按照后来的相关要求,2018年6月底前完成全系统各类国土资源空间数据向2000国家大地坐标系转换,2018年7月1日起全面使用2000国家大地坐标系。
区别这三种坐标系,首先我们需要清楚坐标系的概念。坐标系是定义坐标如何实现的一套理论方法。包括定义**、基本平面和坐标轴的指向,同时还包括基本的数学和物理模型。
坐标系根据**位置的不同可分为参心坐标系、地心坐标系、站心(测站中心)坐标系。坐标系从其表现形式上可以分为空间直角坐标系、空间大地坐标系、站心直角坐标系、极坐标系和曲面坐标系等。从维数上可分为二维坐标系、三维坐标系等。坐标框架是实现一个特定坐标系而设置的参考点及其坐标属性的集合。考虑坐标变化时,还需要一个时间历元,故时间尺度也是坐标参考框架的一部分。在参考框架下,其他点的坐标可以通过其相对于这些参考点位置的观测量来确定。
具体来说,地心坐标系就是以地球椭球的几何中心为**的大地坐标系;参心坐标系是以参考椭球的几何中心为基准的大地坐标系。地球椭球(又称“地球椭圆体”)和参考椭球(又称“参考扁球体”或“参考椭圆体”)都是我们为了方便对地球进行数字模拟而定义的地球表面,地球椭球是与全球范围内的大地水准面最佳拟合,而参考椭球是与某个区域的大地水准面最佳拟合。这两者都可以定义椭球形状、大小、定位、定向,也可以用来代表某地区的大地水准面。例如,北京54坐标系和西安80坐标系均采用的是参心坐标系;而WGS84和2000国家大地坐标系则采用的是地心坐标系。
我国常用的北京54坐标系是以原苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据,平差我国东北及东部区一等锁,这样传算过来的坐标系就定名为1954年北京坐标系。北京54坐标系采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数。大地**在原苏联的普尔科沃,而非北京。采用多点定位法进行椭球定位。高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面,高程异常以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算数据,按我国天文水准路线推算而得。该坐标系存在椭球参数有较大误差、参考椭球面与我国大地水准面存在明显系统性倾斜等缺点。
西安80坐标系是在完成全国天文大地网整体平差后建立的。椭球参数采用的是IUGG1975年推荐的椭球参数。椭球定位和定向的条件是:1、椭球短轴平行于地球地轴(由地球质心指向1968.0JYD地极**方向);2、首子午面平行于格林尼治平均天文子午面;3、椭球面同似大地水准面在我国境内最密合。西安80坐标系的大地坐标**在陕西省泾阳县永乐镇。采用多点定位法进行椭球定位,椭球定位时按我国范围内高程异常值平方和最小为原则求解参数。大地高程以1956年青岛验潮站求出的黄海平均水面为基准。
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