11、我国大地坐标系的发展及趋势解析

• （1）我国目前使用的三个参心坐标系、 地方独立坐标系和两个地心坐标系都是 依据80年代中期以前的测量资料建立的， 它们在坐标维数、精度和框架方面已经 不能满足用户的需求，也不能适应现代 的三维定位技术。
• （2）空间技术和信息技术的发展，需要 一个地心均匀的大地基准，一个“无缝” 的大地基准，而不是现在使用的局部定 义的大地基准。
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3 地方独立坐标系
• 地方独立坐标系是各个地方根据自己的实际需求建 立的O-XYZ坐标系。原点O有些是实际中的点，有 些是假设的。三轴方向根据地方实际情况确定。 在50年代初旧中国遗留的旧坐标和残缺不全的地图 资料在城市中基本被废除，为了恢复工业建设和城 市建设、编制城市发展规划，在国家坐标系未完成 之前，在我国大、中城市建立了完全互不相干的城 市独立坐标系，满足恢复建设的需要，在“1954年 北京坐标系”建立后，各城市“独立坐标系”与 “北京坐标系”进行了连测，但基于当时的政治局 势，也有意将城市坐标系进行平移和旋转，形成了 上百个一直沿用至今的城市“独立坐标系”。
• 我 国已进入现代化社会，各种跨行业行政区域的工 程越来越多，如连接城市之间的各种道路工程、供 电、通讯线工程、水利工程、灾害预防工程等，这 些跨行政区域的 工程全部使用国家坐标系来进行工
程设计、施工和管理的，但是现在的状况是这些工 程一旦进入城市区域，因使用的坐标系与城市独立 坐标系不同，资料不能拼接， 给工程建设部门和城
• 地心坐标系是为了满足远程武器和航天 技术发展需要而建立的一种大地坐标系 统。从70年代起，我国先后在1978年 和1988年综合利用国内外天文、重力和 人卫观测资料，分别推算出《DX-1》和 《DX-2》转换参数，利用这组转换参数， 可以将1954年北京坐标系坐标、1980 年西安坐标和1982年北京坐标系化算为 地心坐标系坐标。
大地坐标系建立
地球
椭球定义的差异， 直接导致坐标系的 差异，但其间数学 关系明确。
地心
在全球范围内 椭球面与大地 水准面有最佳 的符合，椭球 中心与地心一 致或最为接近。
如
WGS84/ITRF
• 参心坐标系是我国基本测图和常规大地测 量的基础。自新中国建立后，国家就着手 建立新的统一的国家坐标系，由于技术条 件和交通条件的限制，要在全国建立统一 的坐标系其工作量是相当艰辛和巨大，经 过测绘系统近四年的努力，我国扩展和延 伸了前苏联坐标的1942年坐标系，于 1954年首次建立了我国统一的国家大地 坐标系“1954年北京坐标系”。
• 60年代初，北京系首级网也基本覆 盖了我国的大部分地区。1980年 “北京坐标系”改算为“1980西安
坐标系”，“西安坐标系”首级坐 标网和加密已覆盖全国。
• 经过天文大地网整体平差后，我国目前形成了 三种参心坐标系，即1954年北京坐标系（局 部平差成果），1980年西安坐标系和1954
年北京坐标系（整体平差转换值）。这三种参 心坐标系目前均在使用，2008年6月国家公 布了2000国家大地坐标系，于2008年7月1 日起实行， 2000国家大地坐标系是地心坐标 系，其参数与WSG84完全一致。
2 参心坐标系
• 参心坐标系是在参考椭球内建立的OXYZ坐标系。原点O为参考椭球的几何 中心，X轴与赤道面和首子午面的交线重 合，向东为正。Z轴与旋转椭球的短轴重 合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成 右手系。
地球参考椭球， 在一定范围内 椭球面与大地 水准面有最佳 的符合。如： 1954/1980系
• 随着技术的发展，独立坐标系的区域性 割据已严重影响到先进技术的发展和应 用，在不远的将来，它将退出历史舞台。
4 地心坐标系
• 地心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ 坐标系。原点O设在大地体的质量中心， 用相互垂直的X，Y，Z三个轴来表示， X轴与首子午面与赤道面的交线重合，向 东为正。Z轴与地球旋转轴重合，向北为 正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。
• （3）由于坐标系统较多，因而在实际的 测绘生产中，存在着坐标系统使用不当 的情况。例如，在不同测区的大地测量 数据处理中使用不同的坐标系等。
我国大地坐标系的发展探讨
刘育红
1 引言
• 据不完全统计，全世界的坐标系统有140 多 个。目前在我国存在着三类常用的大地 坐标系统，即参心坐标系统、地方独立坐 标系统和地心坐标系统。这些大地坐标系 满足了我国各行各业在各自发展阶段的不 同 需求，但在实际使用中，程度不同的存 在一些问题。特别是随着高精度卫星定位 技术的广泛应用，目前的大地坐标系统已 不能满足当前和今后发展的需要，改善和 更 新国家大地坐标系统的任务已摆在了测 绘工作者面前。
• 80年代中期，GPS定位技术在全国范围内得 到了广泛应用，它采用了1984年世界大地坐 标（WGS-84）或国际地球参考系（ITRS）， 它们的地心坐标精度分别达到了米级和厘米级。
《DX-1》和《DX-2》两种地心坐标系统当前 只在少数部门使用，而世界大地坐标（WGS84）或国际地球参考系（ITRS）两种地心坐 标系已广泛用于卫星导航系统中。
• 由于卫星导航系统的全球性，它的点位 坐标易于获得，加之定位的高精度，空 间数据格式统一，为“3S”技术的广泛应 用提供了良好的基础。因此现在人们倾 向于用地心坐标系来代替参心坐标系和 地方独立坐标系。
5 建立新一代地心坐标系
• 三类坐标系统各有特定的服务对象和使 用范围，它们在国家的经济建设和国防 建设中均发挥了重要作用。但是随着大 地测量技术的日益发展，它们与社会经 济发展和全球化趋势也日益不相适应， 在实际使用中存在着一些问题，主要表 现在：
市规划部门带来许多困难，往往在选线、设计时要 花很多的人力、物力、财力和时间去协调、整理两 个不同坐标系资料，在后期的管理中也是分 别用两
个坐标系进行管理，暴露出资料不全、重合点处理 不当、网形结构太差等诸多矛盾和弊病。如果要建 立城市地理信息系统，数据根本就没有办法统一， 地理信 息系统怎样建成，谈何应用？