精华内容
下载资源
问答
  • 2020-12-21 05:56:07

    原标题:详解| 带你认识新一代坐标系——2000国家大地坐标系

    2018年7月1日起全面使用2000国家大地坐标系的消息,让不少人感慨国之大动作的同时,纷纷摸不着头脑。何为2000国家大地坐标系?对日常工作生活会有什么影响?带着疑问,小编带着大家踏入一段科普之旅。

    何为大地坐标系

    说起坐标系,大家都不会陌生。中学课文中的平面直角坐标系、平面极坐标系、空间直角坐标系,曾让我们焦头烂额又孜孜求学。坐标系,为我们准确表达空间位置信息提供了基准,并展现了其中神奇的数学规律。大地坐标系,是我们所学知识的一个进阶,其主要用于研究地球上物体的定位与运动,是大地测量的基础,与地球科学的其他学科,与陆海空导航,乃至与经济、社会和军事活动均有密切关系。揭开神秘的科学面纱,大地坐标系也正以“地图”、“GPS”、“北斗”、“导航”等形式逐渐渗透进我们的日常工作生活,发挥着无可替代的作用。

    图1 大地坐标系

    大地坐标系,是将地球模拟成一个规则的椭球,以大地经度(B)、大地纬度(L)、大地高来表示地球表面物体的位置。大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面(通过格林尼治天文台 的子午面)之间的夹角,规定以起始子午面起算,向东由0°至180°称为东经,向西由0°至180°称为西经。大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角,规定由赤道面起算,由赤道面向北从0°至90°称为北纬,向南从0°到90°称为南纬。其中著名的纬线“北回归线”是太阳光线能够直射在地球上最北的界线,横穿于绿水青山的增城境内,其大地纬度值约为北纬23度26分。大地高则是物体到椭球表面的高度(如图1)。通过大地坐标系,人们可以实现对地球上任意物体进行定位。

    然而,将经纬度绘制在图面上,不方便直接测量面积和长度,各类证书、图纸上更常见的是平面坐标值。于是便有了地图投影,即将物体位置从不可展平的地球表面投影到一个平面,并保证地物空间信息在区域上的联系与完整。“等角横切椭圆柱投影”,为我国常用的地图投影方式。该方法由大家熟知的德国数学天才高斯于19世纪20年代提出,并在90年后由科学家克吕格补充完善,故又名“高斯-克吕格投影”。为了便于理解,我们可以把地球看做一个大西瓜,然后等分切开,再一瓣瓣展开,便可以得到平面的地图。为了保证展开后变形不致太大,一般切为60份或120份,一份又称为一分带,又叫6度分带和3度分带。增城常用的正是3度分带,又由于其刚好在第38带,故有些图纸上的坐标值前头会加上38二字。(如图2、3)

    图2 高斯-克吕格投影

    图3 高斯-克吕格投影分带(红色区域即为增城所在的3度分带)

    我国大地坐标系的演变

    我国常用的大地坐标系有:1954北京坐标系、1980西安坐标系和近年推广的2000国家大地坐标系(如图4)。这些都是基于一定社会、经济和科技发展需要和发展水平的历史产物。

    图4 我国常用坐标系的演变

    1954北京坐标

    新中国成立后,被战争蹂躏的各行各业开始复苏,在全国范围内开展正规、全面的测绘工作成为了社会、经济发展的基础。由于当时“一边倒”的政治趋向,我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数,并与前苏联已有的1942年坐标系进行联测,通过计算快速建立了我国大地坐标系,定名为1954年北京坐标系。因此,1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸,起算点在前苏联玻尔可夫天文台,而不是北京。

    1980西安坐标

    由于1954北京坐标系起算点在前苏联,其所用椭球跟我国境内地表形状相差较远,对后来我国的科学发展逐渐不适应。1975年始,我国对郑州、武汉、西安、兰州等地的地形、地质、重力、大地构造等因素进行了实地考察,并发现基于陕西省泾阳县来起算的椭球,与我国似大地水准面更为符合。于是,1980年国家大地坐标系建立了,并将我国的首个大地原点设立在泾阳县境内(如图5、6),同时采用了国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的IAG 75地球椭球体数据。这是我国测绘事业独立自主的象征,并实现了与国际化接轨,在经济建设和科学技术研究方面发挥着举足轻重的作用。由于泾阳县位于西安市腹地,故该坐标系又称为:1980西安坐标系。

    图5 大地原点主建筑

    图6 大地原点中心标志

    2000国家大地坐标系

    1954北京坐标系和1980西安坐标系,在我国经济建设、国防建设和科学研究中发挥了巨大的作用。限于当时的技术条件,这两个坐标系都是依赖于传统技术手段在地表观测形成,其原点亦均选在地表并严加看护,仅限用于区域性的定位研究,成果精度偏低、无法满足新时期大地测绘的要求。随着航空航天事业的发展,及空间技术的成熟与广泛应用,1954北京坐标系和1980西安坐标系在成果精度和适用范围越来越难满足国家需求。2000国家大地坐标系,作为一个高精度的、以地球质量中心为原点、动态、实用、统一的大地坐标系应运而生。

    历经多年,中国测绘、地震部门和科学院有关单位为建立新一代大地坐标系做了大量工作,20世纪末先后建成国家GPS A、B级网、全国 GPS一、二级网,中国地壳运动观测网和许多地壳形变网,为地心大地坐标系的实现奠定了较好的基础。中国大地坐标系更新换代的条件也已具备,2008年4月,国务院批准自2008年7月1日起,启用2000国家大地坐标系。新坐标系实现了由地表原点到地心原点、由二维到三维、由低精度到高精度的转变,更加适应现代空间技术发展趋势;满足我国北斗全球定位系统、全球航天遥感、海洋监测及地方性测绘服务等对确定一个与国际衔接的全球性三维大地坐标参考基准的迫切需求。

    2000国家大地坐标系带来的影响

    1.助力高精度卫星定位导航技术的推广

    自20世纪90年代GPS全面建成以来,全球卫星导航系统为传统的测绘行业带来了质的飞跃。但是,在1980西安坐标系和1954北京坐标系下,使用GPS无可避免的需要坐标转换,一定程度上限制了其推广。随后,俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略系统和我国的北斗系统逐渐崛起(如图7),为人类带来了巨大的社会和经济效益。2000国家大地坐标系的诞生,将四大卫星导航系统的数据有效的整合在了一起,通过CORS技术(利用多基站网络RTK技术建立连续运行卫星定位服务参考站),可更快速、更直接地获得厘米级精度的定位数据。这满足了各行业用户对高精度、快速、实时定位以及导航等的要求,满足城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、防灾减灾、交通监控,矿山测量等多种业务的现代化信息化管理需求。

    图7 全球四大卫星导航系统

    2.为自然资源整合搭建空间框架基础

    2018年,十三届全国人大一次会议上成立了自然资源部,以统一行使全民所有自然资源资产所有者职责,统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责,着力解决自然资源管理不到位、空间规划重叠等问题,并实现山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理。2000国家大地坐标系将为其进行自然资源整合,开展“多规合一”、山水林田湖草调查与确权等工作提供地理空间框架基础。

    3.需开展过渡期的坐标转换工作

    在测绘系统管理方面,《测绘法》明确规定由国家建立全国统一的测绘系统,“从事测绘活动,应当使用国家规定的测绘基准和测绘系统,执行国家规定的测绘技术规范和标准。”

    国务院在2008年启动2000国家大地坐标系时,设定了一个8-10年的衔接过渡期。如今十年已至,各项推动新坐标系落地的测绘地理信息技术和行政审批环境皆已成熟,坐标系的更新换代已切实来到我们身边!2017年3月,国土资源部、国家测绘地理信息局联合发文《关于加快使用2000国家大地坐标系的通知》(国土资发﹝2017﹞30号),2018年7月1日起全面使用2000国家大地坐标系。2017年8月、10月,广东省、广州市相继制定了新坐标系的实施方案,从业务数据的上传、下发入手,全面使用2000国家大地坐标系,确保坐标系更新换代工作平稳有序开展。此后,1980西安坐标系、1954北京坐标系,这样的标识将越来越少的出现在各类新项目的图纸、证书上(已经开展的项目沿用原有坐标系,项目结束后在对项目成果进行坐标转换)。而新旧坐标系的数据、图纸相叠加,必然产生位置交错,坐标转换是唯一解决之道。

    实现统一的地理空间框架和基准对实现全区空间数据共享共建,进而实现智慧城市,满足城市快速发展数字化需要具有重要意义。

    来源:增城规划与测绘返回搜狐,查看更多

    责任编辑:

    更多相关内容
  • 十进制的经度,纬度数的整数部分就是度数(°),小数部分乘以60得到的数取整数部分就是分数(′),再用该数的小数部分乘以60就是秒数(″)。如一个经度的十进制为:117....1980年西安坐标系a=6378140m b=6356755.2882m
  • matlab编程计算,源代码。可以将笛卡尔坐标系下的坐标转换为大地坐标系下的坐标,大地坐标系的参数可以自己设置,如选择WGS84或是CGCS2000
  • matlab编程计算,源代码。可以将笛卡尔坐标系下的坐标转换为大地坐标系下的坐标,大地坐标系的参数可以自己设置,如选择WGS84或是CGCS2000
  • 地固直角坐标系转换到大地坐标系,坐标系转换程序,研究生阶段使用的,真实有效
  • 软件是基于参考椭球面与全国大地控制点,建立全国高精度高分辨率格网改正量模型,利用地理信息平台进行二次开发,研发自动化程度高、速度快、操作方便的坐标转换软件系统,对存量土地数据进行转换,实现全国已有数据...
  • 如题
  • matlab编写的两个代码,是两个坐标系之间的相互转换,是自己写的,和网上其他代码相比更为精简,容易理解
  • 程序包含两个函数,其中[Gaussian_X,Gaussian_Y]=convert84BLToGauss(longitude,latitude) 函数将经纬度转为o-xy坐标;[longitude,latitude]=convert84GaussToBL(X,Y) 函数将o-xy坐标转为经纬度;选用的6度带宽。
  • 支持地心地固系坐标与多种大地坐标系互相转换; 应用界面包含公式以及计算过程;安装本应用需要安装.net4.7 .2保持电脑联网即可自动安装。
  • 现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系技术指南.doc
  • 新的geotf支持任何类型的大地坐标系(WGS84,UTM,CH1903,ENU等),并且还可以在tf和大地坐标系之间转换。 Geotf基于gdal( ),因此需要安装libgdal。 通常的geodetic_utils用于简单转换,而没有许多外部依赖项
  • 坐标转换源代码,包含空间直角坐标系互转、大地坐标系与空间直角坐标系互转、平面直角坐标系与大地坐标系互转的源程序;部分源代码来源于网络,涉及了C++、C#两种语言;本人亲测可用并全部通过C#实现出来,精度可...
  • 《2000国家大地坐标系推广使用技术指南》和《大地测量控制点坐标转换技术规程》
  • 详细描述了各种坐标系转换为2000国家大地坐标系的转换方法和步骤等。
  • 经纬度互转大地坐标系
  • 2000国家大地坐标系转换培训
  • 此函数将地球坐标系(0 度 = 北,90 度 = 东,180 度 = 南,270 度 = 西)中的角度测量值作为输入,并将这些角度测量值转换为数学坐标系(0 度 =东、90 度 = 北等) EARTH2MATH 将地球坐标角转换为数学坐标角 句法...
  • 国土资源数据2000国家大地坐标系转换技术要求。本技术要求规定了国土资源数据内容、转换基本要求、 国土资源存量数据及增量数据由1980西安坐标系到2000国 家大地坐标系的技术流程、转换方法及转换步骤,相对独立 的...
  • 坐标系转换程序,大地坐标系转换到地固直角坐标系,研究生阶段使用的,真实有效
  • 该软件是基于C#的对话框程序,其中主要的研究问题有以下几点:大地坐标系的转换、布尔莎七参数的求解、矩阵类的构建和高斯-约旦求逆矩阵,该有的数据文件项目中已经存在,不过我是一个初学者,对类和委托的使用不太...
  • 《2000国家大地坐标系推广使用技术指南》和《大地测量控制点坐标转换技术规程》,由于20000大地坐标系开始使用,如何更好的进行坐标转换,实现数据的交换以及成果资料的提交。
  • 详细介绍了2000国家大地坐标系定义、意义、图件坐标转换等
  • 针对目前2000国家大地坐标系下矿山测量坐标转换应用软件普遍较少情况,利用VB6.0平台开发了2000国家大地坐标系下包括高斯正反算和换带计算功能的坐标转换程序。通过代码调试和数据计算验证可知,高斯正算和换带计算均...
  • 大地坐标系与空间直角坐标系互转,高斯投影,用C#语言已经测试过了,全部都可以通过!
  • 大学测量《大地测量》教学课件:05参考椭球与大地坐标系.ppt
  • 此脚本文件详细提供了WGS-84坐标系转换到大地坐标系的过程
  • 2000大地坐标系

    2013-08-11 11:18:22
    2000大地坐标系测绘
  • 我国曾经采用过1954北京坐标系和1980西安坐标系作为国家大地坐标系, 但是随着科技的进步,特别是GPS技术和新的大地测量技术的发展, 原有两种坐标系都不是基于以地球质量中心为原点的坐标系统, 不能适应新时期国民经济...

    我国曾经采用过1954北京坐标系和1980西安坐标系作为国家大地坐标系, 但是随着科技的进步,特别是GPS技术和新的大地测量技术的发展, 原有两种坐标系都不是基于以地球质量中心为原点的坐标系统, 不能适应新时期国民经济和科学发展的需要。因此, 需要建立以地球质量中心为原点的新型坐标系统, 即地心坐标系统, 以满足我国建设地理空间信息框架以及各个行业的需求。

    经过我国科学家多年的努力, 建立了国家地心大地坐标系, 即CGCS2000。自2018年7月1日起, 中国正式启用2000国家大地坐标系, 并将我国全面启用新坐标系的过渡期定为8~ 10年。原有基础地理信息4D 数据, 采用的坐标框架包括1954北京坐标系、1980西安坐标系, 同时各个地方还采用地方坐标系作为基础地理信息数据的坐标框架。要实现各种成果坐标框架统一到CGCS2000坐标框架下, 需要将原有成果进行坐标转换, 即将原有成果坐标系转换到CGCS2000。

    01

    引言

    我国曾经采用过1954北京坐标系和1980西安坐标系作为国家大地坐标系, 但是随着科技的进步,特别是GPS技术和新的大地测量技术的发展, 原有两种坐标系都不是基于以地球质量中心为原点的坐标系统, 不能适应新时期国民经济和科学发展的需要。因此, 需要建立以地球质量中心为原点的新型坐标系统, 即地心坐标系统, 以满足我国建设地理空间信息框架以及各个行业的需求。

    经过我国科学家多年的努力, 建立了国家地心大地坐标系, 即CGCS2000。2008 年6月,国家测绘局宣布,自2008年7月1日起,中国正式启用2000国家大地坐标系, 并将我国全面启用新坐标系的过渡期定为8~10年。原有基础地理信息4D数据, 采用的坐标框架包括1954北京坐标系、1980西安坐标系, 同时各个地方还采用地方坐标系作为基础地理信息数据的坐标框架。要实现各种成果坐标框架统一到CGCS2000坐标框架下, 需要将原有成果进行坐标转换, 即将原有成果坐标系转换到CGCS2000。

    02

    CGCS2000坐标系定义方法

    地心坐标系是以地球质心为原点建立的空间直角坐标系, 或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。以地球质心(总椭球的几何中心)为原点的大地坐标系, 通常分为地心空间直角坐标系(以x、y、z 为其坐标元素)和地心大地坐标系(以B、L、H 为其坐标元素)。其中地心坐标系是在大地体内建立的O-X YZ 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。

    CGCS2000国家大地坐标系, 是一种采用地球质量中心作为原点的地心坐标系, 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。该坐标系定义除原点外, 还包括3个坐标轴指向、尺度以及地球椭球的4 个基本常数定义。基本参数如下。

    在该椭球中, Z 轴指向历元2000.0的参考极方向, X 轴指向历元2000.0的格林尼治参考子午线与赤道面的交点, Y 轴是与X、Z 轴构成右手正交坐标系的垂直轴。

    03

    1954北京坐标系、1980西安坐标系的定义

    1954北京坐标系, 是我国第一代大地坐标系,采用苏联克拉索夫斯基椭球体, 实质上是由原苏联普尔科沃为原点的1942年坐标系的延伸。其原点位于俄罗斯境内的普尔科沃。基本参数如下。

    由于1954北京坐标系不是采用质心坐标, 因此,没有严格的地心引力常数和自转角速度等物理参数。

    1980西安坐标系又称1980国家大地坐标系, 是我国第二代大地坐标系, 1980国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。基本参数如下。

    从CGCS2000与1954北京坐标系、1980西安坐标系的定义和相关参数对比可以看出, 原有坐标系存在一些问题。主要包括: 与现代精确的椭球参数相比存在误差, 特别是1954北京坐标系的椭球与CGCS2000椭球长轴差约109m; 采用的原点均类似地球的几何中心, 而CGCS2000坐标系采用地球质心作为椭球中心; 采用结合水准高程作为基准, 在表达式上, 以平面直角坐标表达为主, 而CGCS2000坐标系不再结合水准高程制定基准, 可以椭球面作为起算面, 空间坐标采用三维坐标系表达。

    可以看出, 原有椭球坐标系原点和参数与CGCS2000定义完全不同, 由于原心和椭球参数定义不同, 在地球上, 除了某单条线(椭球坐标数学模型重合线)之外, 所有的点在不同定义的坐标系内,其经纬度值是不同的, 不能直接采用平面坐标转经纬度的方法进行坐标转换。而必须采用不同椭球面的参数拟合实现坐标转换。

    我国很多单位使用的地方坐标系, 都是在国家原有坐标系坐标基础上进行部分改正定义获得, 椭球参数与1954北京坐标系和1980西安坐标系相同。

    04

    坐标转换的基本方法

    不同的坐标系统之间, 由于椭球参数不同, 两个椭球之间没有一种统一的方法实现坐标转换。但是, 在两个椭球所指的同一区域内, 由于椭球面弯曲度较小, 该区域同名点在不同的椭球系上存在一定的曲面数学关系, 因此可以通过区域转换模型进行坐标转换。一般常用的转换方法是四参数转换法和七参数转换法。

    但是, 由于CGCS2000是最新的坐标系统, 我国各级测绘管理部门和基础测绘资料管理部门都没有本地区CGCS2000的相关控制点数据, 因此, 无法直接计算从其他坐标系到CGCS2000坐标系的转换参数。需要将原有高等级大地控制点进行基线解算和网平差计算, 所有结果转换完成将需要较长时间, 而在未有CGCS2000坐标系统控制点前, 需要采用其他方法将地理信息成果从地方坐标系统转换到CGCS2000坐标系统。

    根据中国测绘科学研究院程鹏飞等人以及西安测绘研究所魏子卿的研究结果, 地球上同一点在CGCS2000椭球和WGS 84椭球下, 经度值相同, 纬度的最大差值约为,相当于0.11mm。一般情况下, 地面同一点在不同坐标系里的坐标是不同的。这里主要是指椭球参数的不同而引起的同一点经纬度的差异, 给定点位在某一框架和某一历元下的空间直角坐标, 投影到CGCS2000 椭球和WGS 84椭球上所得的纬度的最大差异相当于0.11mm。因此, 除了地球动力研究的板块运动监测点和高等级控制点( A、B、C 级控制点)之外的各类基础地理信息数据, 从其他坐标转换到CGCS2000坐标系统, 其转换参数可以采用其他坐标系统到WGS 84坐标系统的转换参数。

    05

    从地方坐标系到CGCS2000坐标的坐标转换

    全国及省级范围的坐标转换选择二维七参数转换模型; 省级以下的坐标转换可选择三维四参数模型或平面四参数模型。对于相对独立的平面坐标系统与2000国家大地坐标系的联系可采用平面四参数模型或多项式回归模型。但是最通用的方法是布尔莎七参数转换法, 也称综合转换, 所谓综合法即就是在相似变换(布尔莎七参数转换)的基础上, 再对空间直角坐标残差进行多项式拟合, 系统误差通过多项式系数得到消弱, 使统一后的坐标系框架点坐标具有较好的一致性, 从而提高坐标转换精度。

    流程图如图1所示。

    根据最小二乘法, 可以从B、L、H 转换到X、Y、Z空间三维直角坐标, 联合控制点计算出布尔莎七参数。

    坐标转换步骤:

    (1)在转换区域内找到4个以上拥有WGS 84/CGCS2000坐标和地方坐标的控制点;

    (2)利用布尔莎七参数法求出坐标转换七参数;

    (3)评估转换参数精度, 精度达到要求, 则可以作为转换参数, 否则需要重新找到控制点计算转换七参数;

    (4)用布尔莎模型将原有坐标系统数据转换到CGCS2000坐标系统内;

    (5)根据成果需要进行X、Y、Z 到B、L、H 的换算。

    06

    结束语

    通过地方坐标系和WGS 84的控制点计算获得的坐标转换布尔莎七参数, 实现从地方坐标系到CGCS2000坐标系的坐标转换。采用该方法, 可以实现原有地方坐标基础地理信息数据的批量转换,逐渐实现从原有坐标到CGCS2000坐标系的统一。

    文章转载于科力达仪器

    作者:廖永生

    版权归原作者所有,如有侵权请告知删除

    近期培训

    咨询/报名:林老师

    2020注册测绘师 培训网课

    视频课件+内部纸质教材

    学员通关率54%

    高级测量员《职业资格证》

    广州,每月一期,3天培训

    摄影测量员、工程测量员

    纯技术教学,不发证:RTK

    广州,每月一期,3天/30天

    全站仪、RTK,CASS

    业务&服务

    品牌宣传 产品推广 招聘服务

    企业网站 权重提升 仪器经销

    千寻cors账号 / 千寻RTK

    千寻位置官网购买,放心靠谱

    即刻注册,赠送 440元

    测绘人才网 -- 求职招聘平台

    3500+岗位、9000+简历

    搜索适合你的

    32个地方微信群(测绘圈)

    广东 福建 山东 浙江 湖南..

    加客服,注明省份

    办公配件旗舰店 -- 中测网直营

    各品牌 打印耗材 配件 硒鼓..

    咨询/比价,客服杨小姐

    中测网 抖音号

    账号 cehui8 记录测绘人日常

    好玩有趣,欢迎分享

    中国测绘网新媒体中心

    展开全文

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 6,356
精华内容 2,542
关键字:

大地坐标系