国家大地坐标系
CGCS2000国家大地坐标系简介解析
返 回 主 菜 单
采用2000国家大地坐标系后仍采用无潮汐系统。
二、点位坐标转换方法
（一）模型选择 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。坐标转换模型详见本 指南第六部分。 （二）重合点选取 坐标重合点可采用在两个坐标系下均有坐标成果的点。但 最终重合点还需根据所确定的转换参数，计算重合点坐标残差， 根据其残差值的大小来确定，若残差大于3倍中误差则剔除， 重新计算坐标转换参数，直到满足精度要求为止；用于计算转 换参数的重合点数量与转换区域的大小有关，但不得少于5个。
0.00000000608347 -0.00000000001427
0.00344978650678 9.7803253361 9.8321849379
9.7976432224 9.8061977695
赤道正常重力值γe（伽） 两极正常重力值γp（伽）正常重力平均值γ（伽） 纬度来自5度的正常重力值γ45°（伽）
（五）数据库中点位坐标转换模型参数计算
的区域选取 对于1980西安坐标系下的数据库，采用全国数 据计算的一套模型参数可满足1:5万及1:25万 比例尺数据库转换的精度要求；采用全国数 据计算的六个分区的模型参数可满足1:1万比 返 例尺数据库转换的精度要求。对于1954年北 回 主 京坐标系下的数据库的转换，采用全国数据 菜 单 计算的六个分区的模型参数可满足1:5万及 1:25万比例尺数据库转换的精度要求；按 （2°×3°）进行分区计算模型参数可满足 1:1万比例尺数据库转换的精度要求。
椭球平均半径R1(m) 相同表面积的球半径R2(m) 相同体积的球半径R3(m)
我国四大常用坐标系及高程坐标系
我国四大常用坐标系及高程坐标系1、北京54坐标系(BJZ54)北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。
新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。
由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，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。
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。
它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。
北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3；2、西安80坐标系1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。
为此有了1980年国家大地坐标系。
1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年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，即IAG75地球椭球体。
该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。
基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。
西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.257221013、WGS－84坐标系WGS－84坐标系（WorldGe odetic System）是一种国际上采用的地心坐标系。
坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。
我国的大地坐标系
L2 ＝ 215° 59′ 04.338″ 正解 B2 ＝ -30° 29′ 20.9642″
A2 ＝ 290° 32′ 53.388″
S ＝ 14999999.91(m) 反解 A1 ＝ 100° 00′ 00.329″
A2 ＝ 290° 32′ 53.395″
计算实习安排
主要内容：
③ 大地坐标系与高斯平面直角坐标系的换算 （高斯投影正反算公式）(p.234与p.249）
3 、1980国家大地坐标系（1980西安坐标系）
1980国家大地坐标系大陆部分的大地水准面图
4、新1954北京坐标系
新1954北京坐标系是将1980国家大地坐标系采用的 IUGG1975椭球参数换成克拉索夫斯基椭球参数后，在 空间平移后的一种参心大地坐标系，其平移量为1980国 家大地坐标系按（7.35）式解得的定位参数 ΔX0、 ΔY0、 ΔZ0的值反号：
X 新1954 X 1980 Y新1954 Y1980
X Yo
o
Z 新1954 Z1980 Z o
5 、1978地心坐标系
1978（年）地心坐标系是将1954北京坐标系通过地心一 号（《DX－1》）坐标转换参数转换得到的地心坐标系
《DX－1》只有三个平移参数，与1954北京坐标系的关
2 、1954北京坐标系
④ 特点：
1）属参心大地坐标系 2）采用克拉索夫斯基椭球 a=6378245m =1:298.3 3）多点定位 4）εX=εY=εZ=0 5）大地原点在前苏联的普尔科沃 6）高程异常以苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算 值，按我国天文水准路线推算。 7）1954北京坐标系建立后，提供的大地点成果是局部平差结果
a＝6378137m GM＝3.986004418×10-14m3s-2 f＝1/298.257222101 ω＝7.292115×10-5rad s-1 正常椭球与参考椭球一致。
国家大地坐标系
空间基准：2000国家大地坐标系（CGCS2000）一、2000国家大地坐标系2000坐标系采用的地球椭球参数：长半轴 a＝6378137m扁率f×1014m3s-2自转角速度ω＝×10-5rad s-1采用地心坐标系，有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新，测定高精度大地控制点三维坐标，并提高测图工作效率。
优点：与对地观测数据结合紧密，使用方便，提供高精度、地心、动态、实用、统一的大地坐标系。
1954年北京坐标系1980西安坐标系2000国家坐标系参考椭球体Krassovsky 1940 IAG 75 旋转椭球，几何中心与坐标系原点重合坐标系类型参心大地坐标系参心大地坐标系地心坐标系坐标原点原苏联的普尔科沃陕西省泾阳县包括海洋和大气的整个地球的质量中心长半轴6378245m 6378140m 6378137m扁率1/ 1/2000系：CGCS2000，，2000国家大地坐标系国务院批准，2008年7月1日起正式实施地心坐标系，原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心Z轴由原点指向历元的地球参考极的方向X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元）的交点Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。
该历元的指向由国际时间局给定的历元2000国家大地坐标系采用的地球椭球的参数为：长半轴a=6378137m，扁率2000国家大地控制网2000国家大地控制网点是2000国家大地坐标系的框架点，是2000国家大地坐标系的具体实现。
2000国家大地控制网构成：2000国家GPS大地控制网2000国家GPS大地控制网的基础上完成的天文大地网联合平差获得的在ITRF97框架下的近5万个一、二等天文大地网点ITRF97框架下平差后获得的近10万个三、四等天文大地网点。
按精度不同可划分为三个层次：（1）2000国家GPS大地控制网中的连续运行基准站，其坐标精度为毫米级。
（2） 2000国家GPS大地控制网除了CORS站以外的所有站。
中国使用的测量坐标系
中国使用的测量坐标系
我国使用的测量坐标系有以下四种：
1、北京54坐标系
2、西安80坐标系：该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里。
3、2000国家大地坐标系：简称为CGCS2000，英文全称为China Geodetic Coordinate System 2000。
Z轴指向BIH1984.0定义的协议极地方向（BIH国际时间局），X轴指向BIH1984.0定义的零子午面与协议赤道的交点，Y轴按右手坐标系确定。
该坐标系的大地坐标和美国WGS84坐标系的大地坐标基本一致，可直接采用，只是平面坐标需要用系数调整。
4、1985国家高程标准：我国于1956年规定以黄海(青岛)的多年平均海平面作为统一基面，叫"1956年黄海高程系统"，为中国第一个国家高程系统。
黄海高程是1956年9月4日，国务院批准试行《中华人民共和国大地测量法式(草案)》，首次建立国家高程基准，称“1956年黄海高程系”，简称“黄海基面”。
系以青岛验潮站1950—1956年验潮资料算得的平均海面为零的高程系统。
原点设在青岛市观象山。
该原点以“1956年黄海高程系”计算的高程为72．289米。
后经复查，发现该高程系验潮资料过短，准确性较差，改用青岛验潮站1950-1979年的观测资料重新推算，并命名为“1985国家高程基准”。
国家水准点设于青岛市观象山，其高程为72.260米，作为我国高程测量的依据。
它的高程是以“1985国家高程基准”所定的平均海水面为零点测算而得，“1956年黄海高程系”已废止。
国家坐标系统
三、国家测绘局负责启用2000国家大地坐标系工作的统一领导，制定2000国家大地坐标系转换实施方案，为各地方、各部门现有测绘成果坐标系转换提供技术支持和服务；负责完成国家级基础测绘成果向2000国家大地坐标系转换，并向社会提供使用。国务院有关部门按照国务院规定的职责分工，负责本部门启用2000国家大地坐标系工作的组织实施和本部门测绘成果的转换。
根据《中华人民共和国测绘法》，经国务院批准，我国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。现公告如下：
一、2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：
长半轴 a=6378137m
随着社会的进步，国民经济建设、国防建设和社会发展、科学研究等对国家大地坐标系提出了新的要求，迫切需要采用原点位于地球质量中心的坐标系统（以下简称地心坐标系）作为国家大地坐标系。采用地心坐标系，有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新，测定高精度大地控制点三维坐标，并提高测图工作效率。
2008年3月，由国土资源部正式上报国务院《关于中国采用2000国家大地坐标系的请示》，并于2008年4月获得国务院批准。自2008年7月1日起，中国将全面启用2000国家大地坐标系，国家测绘局受权组织实施。
四、县级以上地方人民政府测绘行政主管部门，负责本地区启用2000国家大地坐标系工作的组织实施和监督管理，提供坐标系转换技术支持和服务，完成本级基础测绘成果向2000国家大地坐标系的转换，并向社会提供使用。
特此公告。
WGS-84坐标系和我国大地坐标系
采用2000国家大地坐标系的意义
2019/10/31
• 比如汶川大地震发生后，以国内外遥感卫星等科学手段为抗 震救灾分析及救援提供了大量的基础信息，显示出科技抗震 救灾的威力，而这些遥感卫星资料都是基于地心坐标系。
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Hale Waihona Puke 采用2000国家大地坐标系的意义
2019/10/31
4.采用2000国家大地坐标系也是保障交通运输、航 海等安全的需要。
• 车载、船载实时定位获取的精确的三维坐标，能够准确地反 映其精确地理位置，配以导航地图，可以实时确定位置、选 择最佳路径、避让障碍，保障交通安全。随着我国航空运营 能力的不断提高和港口吞吐量的迅速增加，采用2000国家大 地坐标系可保障航空和航海的安全。
大地原点——俄罗斯圣彼得堡普尔科沃天文 台中央
2019/10/31
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1 1954年北京坐标系
存在的问题：
（1）克拉索夫斯基椭球，与现 代值相差较大；
（2）指向不明；
（3）参考椭球面与大地水准面 差距大；
（4）误差积累大；
（5）未整体平差，各部分结合 部有2m误差。
普尔科沃天文台距北京6074km
O
的零子午面和CTP
赤道的交点。 Y轴—与Z、X轴构成右
E
YWGS84
手坐标系。
XWGS84
PS
WGS－84世界大地坐标
系
WGS-84椭球及其有关常数：WGS-84采用的椭球是国际大 地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值， 其四个基本参数： 长半径：a=6378137±2（m）； 地球引力常数：GM=3986005×108m3s-2±0.6×108m3s-
WGS-84坐标系和我国大地坐标系
地理坐标系介绍：国家2000、西安80、WGS84、火星GCJ02、百度BD09
2000国家大地坐标系2000国家大地坐标系，是我国当前最新的国家大地坐标系，英文名称为China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写为CGCS2000。
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。
西安80坐标系西安80坐标系是指1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。
该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点，基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。
西安80坐标系，属参心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101。
北京54坐标系北京54坐标系(BJZ54)是指北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。
1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。
它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。
WGS84坐标系WGS84:World Geodetic System 1984，是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。
通过遍布世界的卫星观测站观测到的坐标建立，其初次WGS84的精度为1-2m，在1994年1月2号，通过10个观测站在GPS测量方法上改正，得到了WGS84（G730），G表示由GPS 测量得到，730表示为GPS时间第730个周。
1996年，National Imagery and Mapping Agency (NIMA) 为美国国防部(U.S.Departemt of Defense, DoD)做了一个新的坐标系统。
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空间基准：2000国家大地坐标系（C G C S2000）一、2000国家大地坐标系2000坐标系采用的地球椭球参数：长半轴a＝6378137m扁率f地心引力常数×1014m3s-2自转角速度ω＝7.292l15×10-5rads-1采用地心坐标系，有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新，测定高精度大地控制点三维坐标，并提高测图工作效率。
优点：与对地观测数据结合紧密，使用方便，提供高精度、地心、动态、实用、统一的大地坐标系。
心长半轴6378245m6378140m6378137m扁率1/298.31/298.2571/298.2000系：CGCS2000，6378137.0，2000国家大地坐标系国务院批准，2008年7月1日起正式实施地心坐标系，原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向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。
该历元的指向由国际时间局给定的历元1984.02000国家大地坐标系采用的地球椭球的参数为：长半轴a=6378137m，扁率f2000国家大地控制网2000国家大地控制网点是2000国家大地坐标系的框架点，是2000国家大地坐标系的具体实现。
2000国家大地控制网构成：2000国家GPS大地控制网2000国家GPS大地控制网的基础上完成的天文大地网联合平差获得的在ITRF97框架下的近5万个一、二等天文大地网点ITRF97框架下平差后获得的近10万个三、四等天文大地网点。
按精度不同可划分为三个层次：（1）2000国家GPS大地控制网中的连续运行基准站，其坐标精度为毫米级。
（2）2000国家GPS大地控制网除了CORS站以外的所有站。
2000国家GPS大地控制网提供的地心坐标的精度平均优于±3 cm。
（3）2000国家大地坐标系下天文大地网成果,地心坐标的精度平均为±10cm。
2000国家GPS大地控制网共2542个点,包括:国家测绘局GPSA、B级网,总参测绘局GPS一、二级网中国地震局、总参测绘局、中国科学院、国家测绘局共建的中国地壳运动观测网还有其他地壳形变GPS监测网等由国内2542个GPS点（其中CORS站25个）参加了2000国家GPS大地控制网的数据处理参考框架为ITRF97，参考历元为2000.0处理后网点相对精度优于10-7地心坐标的精度平均优于±3cm。
国家测绘局GPSA、B级网GPSA级网,由30个主点和22个副点组成,点间距离平均约650km。
从1992年7月25日至8月5日进行初测，从1996年5月8日至5月17日进行复测。
GPSB级网于1991～1997年组织建立,由818个点组成。
其中沿海经济发达地区平均点间距为50～70km，中部地区为l00km，西部地区为150km。
A、B级网平差中采用的坐标框架和历元分别为ITRF93和1996.365。
A、B级网平差后的点位地心坐标精度为10-7量级。
中国地壳运动GPS观测网络工程中国地壳运动GPS观测网络工程包括基准网、基本网和区域网，共1222个点，于1998～2002年间布测。
其中基准网点25个；基本网点56个采用的坐标框架和历元分别为ITRF96和1998.680。
网络工程平差后的点位地心坐标精度总体优于10-8量级。
GPS一、二级网GPS一、二级网由总参测绘局于1991～1997年实测，共553个GPS站均匀地分布于全国(除台湾省以外)的陆地、海域和南沙重要岛礁，总体结构为全面连续网。
其中一级网44个站，相邻点间距离最大为1667km，最小为86km，平均约680km。
二级网由534个点组成，相邻点间距离全国平均为164.8km。
采用的坐标框架和历元分别为ITRF96和1997.0。
一、二级网平差后的点位地心坐标精度为10-8量级海洋测量大地控制网由285个国家B级GPS点组成,主要集中在沿岸200km的带宽内，包括多普勒点、水准点、形变点、海岛点和验潮站点等，其中海岛点21个。
海洋测量大地控制网为海图所属坐标系的框架点，主要用于海图的测量，获得海上地物在2000国家大地坐标系下的坐标。
由于海图所用的投影不同于陆地所用的高斯投影，所以地物在图上表示的平面位置与陆地有差异。
各基准的参数比较坐标系统地球椭球1954年北京坐标系1980西安坐标系WGS842000国家大地坐标系椭球名称克拉索夫斯基IUGG1975WGS-84CGCS2000建成年代50年代197919842008椭球类型参考椭球参考椭球总地球椭球总地球椭球a（m）6378245637814063781376378137J2或C20(f)－（1：298.3）J2:1.08263×10-3（1：298.257）C20：-484.16685×10-6（1：）J2:×10-31：GM(m3s-2)－3.986005×10143.986005×1014×1014ω（rad/s）－7.292115×10-57.292115×10-57.292l15×10-5实际应用利用GNSS进行气象预报,遥感地球大气，测定大气温度及水汽含量，监测气候变化等，由于现势性较强，无须进行转换，实测结果可认为是CGCS2000下的成果。
GNSS用于陆海空定位导航,进行海上船位和平台的高精度定位，海洋测绘任务、飞机导航，要求精度一般在cm级甚至米级，因此无须顾及框架间的差的差异，WGS84下的成果可视作CGCS2000下的成果。
地质、土地利用调查、精细农业和精细林业以及旅游考古、海事部门的成果都可直接利用WGS84下的成果。
平差的方法选择C级网基于的B级网点,获得这些B级网点在2000国家大地坐标系下的坐标固定B级网点的坐标或进行强约束,对C级网点原始观测数据用高精度数据处理软件(如GAMIT或Bernese软件)进行重新处理或对C级网点的基线向量用网平差软件进行处理,得到C级网点在2000国家大地坐标系下的坐标.如果有原始观测数据,建议采用这种方法相对独立的平面坐标系的建立地方独立坐标系都是在北京54或西安80及2000国家大地坐标系的基础上进行三项改化，将统一编号的投影带中央子午线移至测区中央；将投影面由参考椭球面改为测区平均高程面；高斯投影后将独立坐标系原点的纵横坐标加一个常数。
转换时，参考椭球参数除长半径加H+Δε外，其它参数均不改变。
确定相对独立的平面坐标系的中央子午线一般有三种情况：①尽量取国家坐标系三度带的中央子午线作为它的中央子午线；②当测区离3°带中央子午线较远时，应取过测区中心的经线或取过某个起算点的经线作为中央子午线；③若已有的相对独立的平面坐标系没有明确给定中央子午线，则应该根据实际情况进行分析，找出该相对独立的平面坐标系的中央子午线。
国家测绘局公告2008年第2号：根据《中华人民共和国测绘法》，经国务院批准，我国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。
2000国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为8～10年。
现有各类测绘成果，过渡期内，可沿用现行国家大地坐标系；2008年7月1日后，新生产的应采用2000国家大地坐标系。
现有地理信息系统，过渡期内，逐步转换到2000国家大地坐标系；2008年7月1日后，新建设的应采用2000国家大地坐标系。
国家测绘局负责启用工作的统一领导；制定启用工作的实施方案；为地方、各部门现有测绘成果坐标系转换提供技术支持和服务；负责完成国家级基础测绘成果向2000国家大地坐标系转换，并向社会提供使用。
国务院有关部门负责本部门启用工作的组织实施和本部门测绘成果的转换。
县级以上地方人民政府测绘行政主管部门负责本地区启用工作的组织实施和监督管理，提供坐标系转换技术支持和服务；完成本级基础测绘成果向2000国家大地坐标系的转换，并向社会提供使用。
启用2000国家大地坐标系的实施进程总体技术准备阶段（2008年底前）具体实施与成果验证阶段（2009年1月～2010年12月）成果推广应用与技术服务阶段（2011年1月～过渡期结束）2000国家大地坐标系与现行坐标系有何不同2000国家大地坐标系现行坐标系（54北京系、西安80系）坐标系类型地心坐标系参心坐标系椭球定位方式与全球大地水准面最密合局部大地水准面最吻合原点位置包括海洋和大气的整个地球的质量中心与地球质量中心有较大偏差坐标系维三维坐标系统二维坐标系统数相对精度10-7～10-810-6实现技术通过现代空间大地测量观测技术确定传统的大地测量方式确定采用2000国家大地坐标系后投影方式有无改变平面坐标投影仍采用高斯-克吕格投影海图仍采用横轴墨卡托投影（UTM）。