北京54坐标系向国家2000大地坐标系的转换

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1、北京54坐标系向国家2000大地坐标系的转换摘要：2000国家坐标系统提高了测量的绝对精度，并且可以快速获取精确的三维地心坐标，能够提供高精度、地心、实用、统一的大地坐标系，自此以后的测量成果要求坐标系统采用2000国家大地坐标系，本文就北京54坐标系和2000国家大地坐标系原理和转换方法进行简单的分析。1引言大地坐标系是地球空间框架的重要基础，是表征地球空间实体位置的三维参考基准，科学地定义和采用国家大地坐标系将会对航空航天、对地观测、导航定位、地震监测、地球物理勘探、地学研究等许多领域产生重大影响。建

2、立大地坐标框架，是测量科技的精华，与空间导航乃至与经济、社会和军事活动均有密切关系，它是适应一定社会、经济和科技发展需要和发展水平的历史产物。过去受科技水平的限制，人们不得不使用经典大地测量技术建立局部大地坐标系，它的基本特点是非地心的、二维使用的。采用地心坐标系，即以地球质量中心为原点的坐标系统，是国际测量界的总趋势，世界上许多发达和中等发达国家和地区多年前就开始采用地心坐标系，如美国、加拿大、欧洲、墨西哥、澳大利亚、新西兰、日本、韩国等。我国也于2008年7月开始启用新的国家大地坐标系—2000国家大

3、地坐标系。2北京54系我国北京54坐标系是采用前苏联的克拉索夫斯基椭球参数（长轴6378245ra，短轴635686m，扁率1/298．3），并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。其坐标的原点不在北京，而是在前苏联的普尔科沃。3国家2000坐标系（CGCS2000）经国务院批准我国自2008年7月1日启用2000国家大地坐标系，2000国家坐标系统提高了测量的绝对精度，并且可以快速获取精确的三维地心坐标，能够提供高精度、地心、实用、统一的大地坐标系，

4、为各项社会经济活动提供基础性保障；更好地阐明地球空间物体的运动，满足各部门高精度定位的需求。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000．0的地球参考极的方向，该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984．0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000．0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。采用广义相对论意义下的尺度。2000国家大地坐标系采用的

5、地球椭球参数的数值为：长半轴，a=6378137m；扁率，f=1/298．257222101；地心引力常数，GM=3．986004418×1014m3s-2；自转角速度，ω=7．292l15×10－5rads-1。2000国家大地坐标系（CGCS2000）其定义与ITRS协议的定义一致，即坐标系原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；尺度为在引力相对论意义下的局部地球框架的尺度；定向的初始值由1984．0时BIH定向给定，而定向的时间演化保证相对地壳不产生残余的全球旋转；长度单位为引力相对意义下局部地球

6、框架中的米。CGCS2000的参考历元为2000．0。CGCS2000所采用的参考椭球以a（赤道半径）、J2（动力形状因子）、GM（地心引力常数）和ω（地球自转角速度）等四个基本参数定义，国家大地坐标系的定义包括坐标系的原点、三个坐标轴的指向、尺度以及地球椭球的4个基本参数的定义。目前CGCS2000的维持主要依靠连续运行GPS参考站，它们是GPS2000的骨架，其坐标精度为毫米级，速度精度为±1mm/a。CGCS2000框架由2000国家GPS大地控制网点构成，共有约2600个三维大地控制点，其点位精度

7、约为±3cm。而由国务院测绘行政主管部门和军事测绘行政主管部门分别实施完成的全国天文大地网与2000国家GPS大地控制网联合平差形成的近5万点构成了CGCS2000Q框架的加密网点，三维点位误差约为±0．3m。4转换方法通过以上可以看出这两种坐标系统的起算点不在一个椭球基准面上，这就涉及到两个椭球间的相互转换问题。所谓坐标转换的过程最重要的就是转换参数的求解过程，目前的转换方法主要分为数学计算模型、格网内插模型。⑴全国及省级范围的坐标转换选择二维七参数转换模型。ΔLΔ[]B=-sinLNcosBρ"cos

8、LNcosBρ"0-sinBcosLMρ"-sinBcosLMρ"cosBMρ"ΔXΔYΔZ+[]0εxεyεz+0-NMe2sinBcosBρ"m+00NMae2sinBcosBρ"（2-e2sin2B）1-fsinBcosBρ"ΔaΔ[]f其中：ΔB，ΔL－同一点位在两个坐标系下的纬度差、经度差，单位为弧度；Δa，Δf－椭球长半轴差（单位米