1、cgcs2000坐標(biāo)系與wgs84坐標(biāo)系的關(guān)系及轉(zhuǎn)換王繼承遼寧省攝影測量與遙感院遼寧沈陽m0034摘要：木文論述了 cgcs2000坐標(biāo)系與wgs84坐標(biāo)系定義、實(shí)現(xiàn)方法 及相互關(guān)系，并指出了在實(shí)際工作中2種坐標(biāo)系相互使用、轉(zhuǎn)換時(shí)需要注意的問 題。關(guān)鍵詞：cgcs2000坐標(biāo)系；wgs84坐標(biāo)系；框架；歷元；扁率1前言2000國家大地坐標(biāo)系簡稱cgcs2000坐標(biāo)系，是我國當(dāng)前最新的國家大 地坐標(biāo)系，2008年7月1日我國cgcs2000坐標(biāo)系的正式啟用，其優(yōu)越性也經(jīng)逐 步得到體現(xiàn)，各級(jí)測繪成果也逐步的向其過渡，wgs84坐標(biāo)系是美國國防部制 圖局建立起的坐標(biāo)系，目前主流航空攝影定位設(shè)備均釆用

2、美國的gps系統(tǒng)，獲取 的數(shù)據(jù)成果均采用wgs84坐標(biāo)系，cgcs2000坐標(biāo)系與wgs84坐標(biāo)系同屬地心 坐標(biāo)系，表現(xiàn)形式以及坐標(biāo)數(shù)值差異不大，實(shí)際工作中容易對(duì)這2種坐標(biāo)系進(jìn)行 混淆，木文對(duì)這2種坐標(biāo)系的定義、實(shí)現(xiàn)方法及相互關(guān)系做了較詳細(xì)的介紹，并 指出這2種坐標(biāo)系在使用及轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)注意的問題。2 2000國家大地坐標(biāo)系定義和實(shí)現(xiàn)2000 國家大地坐標(biāo)系(china geodetic coordinate system 2000),縮寫為 cgcs2000,它是全球地心坐標(biāo)系在我國的具體體現(xiàn)，其定義包括坐標(biāo)系的原點(diǎn)、 三個(gè)坐標(biāo)軸的指向、尺度以及地球橢球的4個(gè)基木參數(shù)的定義，其原點(diǎn)為包括海 洋和

3、大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心，z軸由原點(diǎn)指向歷元2000的地球參考極的方 向，x軸由原點(diǎn)指向格林尼治參考子午線與地球赤道面(歷元2000.0)的交點(diǎn), y軸與z軸、x軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。cgcs2000坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)分為3個(gè)層次，第一層次為cgcs連續(xù)運(yùn)行g(shù)ps 網(wǎng)，是由全球均勻分布的47個(gè)igs站作為控制框架，平差后站坐標(biāo)精度約為3mm, 速度精度為lmm/a,第二層次為2000國家gps控制網(wǎng)，包括全國gps、二級(jí) 網(wǎng)，國家gpsa、b級(jí)網(wǎng)，地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測網(wǎng)和地殼運(yùn)動(dòng)觀測網(wǎng)絡(luò)工程網(wǎng)，共約2500 多個(gè)點(diǎn)，是在國際igs站以及中國地殼運(yùn)動(dòng)觀測網(wǎng)絡(luò)工程網(wǎng)點(diǎn)聯(lián)合平差組成，三 維地心坐標(biāo)精度為3cm,第三

4、層次為全國天文大地控制網(wǎng)，大約5萬個(gè)點(diǎn)，是由 全國天文大地控制網(wǎng)與2000gps控制網(wǎng)聯(lián)合平差后得來，其三維點(diǎn)位誤差為0.3m, 平均平面點(diǎn)位精度達(dá)到±0.11m,人地高誤差不超過0.5m, cgcs2000坐 標(biāo)系采用itrf97框架，實(shí)現(xiàn)歷元為2000.0,投影方式多采用高斯克呂格投影。3 wgs-84坐標(biāo)系定義和實(shí)現(xiàn)wgs-84 坐標(biāo)系(worldgeodeticsyste m-1984coordinatesystem) 是美國國防部制圖局建立起的坐標(biāo)系，也被稱為1984年世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)，坐 標(biāo)原點(diǎn)為地球質(zhì)心，其地心空間直角坐標(biāo)系的z軸指向bih (國際時(shí)間)19

5、84.0 定義的協(xié)議地球極(ctp)方向，x軸指向bih1984.0的零子午面和ctp赤道的交 點(diǎn)，丫軸與z軸、x軸垂直構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系，wgs-84坐標(biāo)系經(jīng)過3次精化， 分別為 wgs84 (g730)、wgs84 (g873)、wgs84 (g1150),目前使用的就是 wgs84 (g1150),長半徑為6378137米，扁率為1/298.257223563,實(shí)現(xiàn)的歷元 為2001.0,框架被認(rèn)同為itrf2000,投影方式多采用utm投影，目前美國gnss 系統(tǒng)采用的廣播星歷是以wgs-84坐標(biāo)系為根據(jù)的。4 cgcs2000坐標(biāo)系與wgs84坐標(biāo)系相互關(guān)系及對(duì)比從cgcs2000坐

6、標(biāo)系與wgs84坐標(biāo)系定義可以看出，其原點(diǎn)、尺度、 定向及定向演變的定義都是相同的，參考橢球也非常相近，主要參數(shù)如下表：表1 cscs2000坐標(biāo)系與wgs84 (g1150)坐標(biāo)系主要參數(shù)對(duì)照表上表可以看岀，在4個(gè)橢球常數(shù)中，唯有扁率f有微小差異：fwgs84=l/298.257222101fcscs2000=l/298.257223563參考橢球的扁率差異將導(dǎo)致同一點(diǎn)在兩個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)的大地坐標(biāo)產(chǎn)生差異，也將導(dǎo)致正常重力產(chǎn)生差異，df引起的大地緯度b、大地精度l、大地高h(yuǎn) 的變化用下式表示db=m2- (2f-f2) sin2b sinbcosb df/ (1-f)dl=odh=ml- (2f

7、-f2) dsin2bdf/ (1-f)式中，m為子午圈曲率半徑；df為引起橢球面上正常重力ro的變化， 用dr0=ɚr0*df/ɚf計(jì)算，式中ro為下式計(jì)算，re為赤道重力，rp為極 重力。5使用及轉(zhuǎn)換時(shí)需注意的問題5.1 wgs84坐標(biāo)的實(shí)現(xiàn)吋間wgs84坐標(biāo)系的實(shí)現(xiàn)分3個(gè)階段，第1階段是wgs84 (g730),用作 廣播星歷的時(shí)間為1994年6月29日，其中g(shù)表示由gps測量得到，730表示為 gps吋間第730個(gè)周，第2階段是wgs (g873),用作廣播星歷的時(shí)間為1997 年1月29日，第3階段為現(xiàn)行的wgs84 (g1150),用作廣播星歷的

8、吋間為2002 年1月20日，這3個(gè)階段的wgs84坐標(biāo)框架和實(shí)現(xiàn)時(shí)間均有一定差異，和我國 的cgcs2000坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)要充分考慮到這一因素，確定好轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)是哪 一階段的wgs84坐標(biāo)，然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)換。5.2充分考慮到2種坐標(biāo)系的實(shí)現(xiàn)吋間差異盡管在上文提到在相同歷元下cgcs2000與wgs84 (g1150)在坐標(biāo)系 的實(shí)現(xiàn)精度范圍內(nèi)兩者是差異是不大的，但在測量精度要求較高的項(xiàng)目中，一定 要進(jìn)行實(shí)現(xiàn)吋間及速度場改算，其改算公式為：x3 (t) =x3 (t0) +s3 (t-to)該公式中，x3 (t)是任意tu寸的三維坐標(biāo)(x, y, z)； x3 (to)為參考 歷元to (t0=2000.0)時(shí)的三維坐標(biāo)(x, y, z), s3 (t-to)為tto時(shí)間段受板塊 運(yùn)動(dòng)和潮汐影響的三維漂移分量。6結(jié)束語綜上所述，cgcs2000坐標(biāo)系與wgs84坐標(biāo)系是定義不同，但又精度相 容的2種地心坐標(biāo)系統(tǒng)，在日常的測繪生產(chǎn)工作中，我們要充分理解它們之間的 關(guān)系，概念上要將它們區(qū)別對(duì)待，在不同精度的生產(chǎn)項(xiàng)目中要對(duì)其靈活應(yīng)用和靈 活轉(zhuǎn)換，使之更好的服務(wù)于我們的測繪生產(chǎn)。參考文獻(xiàn)：