国家坐标系的建立与国家控制网的平差

1、2021/3/101 第四章第四章 国家坐标系的建立与国家国家坐标系的建立与国家 控制网的平差控制网的平差 2021/3/102 第四章第四章 国家坐标系的建立与国家控制网的平差国家坐标系的建立与国家控制网的平差 1954年北京坐标系的建立：年北京坐标系的建立： 国家天文大地网的测设始于国家天文大地网的测设始于50年代年代,1954年年 起分期分区单独进行局部平差，实为苏联起分期分区单独进行局部平差，实为苏联 远东网的延伸。从东北三角网起，即以己远东网的延伸。从东北三角网起，即以己 平差区域的连接点坐标为固定值，并固定平差区域的连接点坐标为固定值，并固定 基线及拉普拉斯方位角。未作我国的椭球基

2、线及拉普拉斯方位角。未作我国的椭球 定位，取用克氏椭球定位，取用克氏椭球,高程异常亦由我国的高程异常亦由我国的 天文水准传算过来。天文水准传算过来。 2021/3/103 1980年国家大地坐标系的建立：年国家大地坐标系的建立： 在设置的西安的大地原点上，测了天文经在设置的西安的大地原点上，测了天文经 纬度、天文方位角，联测了水准纬度、天文方位角，联测了水准,采用了采用了80 椭球椭球,按多点定位进行椭球定位。因椭球元按多点定位进行椭球定位。因椭球元 素已定素已定,仅求定仅求定3个平移参数个平移参数 2021/3/104 国家坐标系的建立国家坐标系的建立 )4.1.4( sin 2 sinsi

3、ncoscoscos )3.1.4( )2.1.4( )1.1.4(sin 2 sinsincoscoscos 1 000 54 2 54 2 54 54 54 5454545454 80 2 932 1 80 54 2 54 2 54 54 54054054540545480 LAAA ZYX deB W a daWl BLBLBA lA deB W a daWZBYLBXLB TT T ii i i i iiiii i ii i i ii i iiiiiii 式中 最小 2021/3/105 4.1.4 全国天文大地网的整体平差全国天文大地网的整体平差 )10. 1 . 4( ) 9 .

4、1 . 4( ) 8 . 1 . 4( )7 . 1 . 4( ) 6 . 1 . 4( ) 5 . 1 . 4( 0 00 00 iiii ijijs sjsjsisiss ijiijij ijjijjijiijiijiij iiijijijijijijij VlXB SSl lLbBcLbBav LzAl lLbBcLbBazv zzAAzAvLL ij ijijijijijij 2021/3/106 4.1.4节（续节（续1） III III III IIIIII IIIIII III IIIIII IIIIII III LL BB zz LLLL BBBB zz LLLL BBBB z

5、z 74 74 74 7543 7543 53 5331 5311 31 第二分区第一分区 2021/3/107 4.1.4节（续节（续2） IIIII IIIII IIIII IIIIIIIIII IIIIIIIIII IIIII IIIIIIIIII IIIIIIIIII IIIII LL BB zz LLLL BBBB zz LLLL BBBB zz 68 68 68 6282 6282 22 2121 2121 11 第三分区第二分区 2021/3/108 4.1.4节（续节（续3）. )17. 1 . 4(0 )16. 1 . 4(0 00 00 00 00 )14. 1 . 4(0

6、 )13. 1 . 4(0 111 111 1 IIIIII T IIIIIII T IIII T I IIIIII T IIIIIII T IIII T I III II I III II I T III T II T I IIIIII IIII II ii T iiiii T i III i i T i WAZWAZWAZ KZAZZAZZAZ W W W K X X X ZZZ ZA ZA ZA LPBKZXBPB XZ 2021/3/109 4.1.4节（续节（续4） )24. 1 . 4(0 )23. 1 . 4(0 )22. 1 . 4(0 )21. 1 . 4(0 )20. 1

7、. 4(0 )19. 1 . 4(,0 )18. 1 . 4(0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 11 00 1 1 0000 1 000 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 00 1 0 1 0000 1 000 00000 0 0 00 b i bb i b iii b i bb i b iii a i aa i a iii a i aa i a iii b i bb i b iii b i bb i b ii a i aa i a iii a i aa i a ii i a i i a i i a i a i aa i iii III Ii

8、 i T i III Ii i T i WAAWXAAACA WAAWXAAACA WAAWXAAAA WAAWXAAAA W W X X AA AA IIIIIIiZZA WZKZZ 2021/3/1010 4.1.4节（续节（续5） )25. 1 . 4(sin sin sin1 sincos coscos 54 2 1 2 8054 2 54548054 2 8054 2 80548054 2 1 2 8054 2 8054 8054 2 54548054 8054 8054 8054 8054 808080 2 80808054 80808080808054 8080808080805

9、4 NBeNZYXH YX BeNZ arctgB X Y arctgL ZBHeNZ YLBHNY XLBHNX 2021/3/1011 4.2 协议天球和地球参考框架协议天球和地球参考框架 国际天球参考框架ICRF2000(IERS Celestrial Reference Frame)就是由IERS为实现国际天球参 考系(ICRS2000)而建立的天球参考框架。它是由 VLBI测量所获得的多个河外射电源的J2000.0平 赤道坐标来确定的,其坐标原点在太阳系中心；坐 标轴的指向相对于类星体应保持固定不变 ；其基 面为J2000.0平赤道面。 2021/3/1012 4.2 协议天球和地球

10、参考框架协议天球和地球参考框架 国际地球参考框架(ITRF)的建立 国际地球参考框架国际地球参考框架ITRF (International Terrestrial Reference Frame) 就是由就是由IERS为为 实现国际地球参考系实现国际地球参考系(ITRS)而建立的地球参考而建立的地球参考 框架。它是由所选定的多个框架。它是由所选定的多个IERS 台站台站(其中包其中包 括卫星跟踪站括卫星跟踪站) 的坐标和速度所体现的。它们的坐标和速度所体现的。它们 刊登在刊登在I E R S每年出版的技术报告中每年出版的技术报告中,并命名并命名 为为ITRF yy ,数字数字yy表示采用数据的

11、最后年份。表示采用数据的最后年份。 其精度和分辨率逐年提高其精度和分辨率逐年提高,并且更与地球的动并且更与地球的动 态变化相适应。态变化相适应。 2021/3/1013 4.3 国家国家GPS A级和级和B级网测设和数据处理级网测设和数据处理 我国国家我国国家A级和级和B级级GPS大地控制网已先后于大地控制网已先后于 1996年和年和1997年交付使用。分别由分布在中国大年交付使用。分别由分布在中国大 陆的陆的33点和点和760余点所构成，平均边长相应地为余点所构成，平均边长相应地为 650km和和150km。 A级级GPS网包括原有的上海、武汉、长春、乌鲁网包括原有的上海、武汉、长春、乌鲁

12、木齐四个木齐四个GPS基准站。于基准站。于IGS92全球全球GPS联测联测9 天内，对天内，对A级级GPS网点同步进行网点同步进行GPS双频观测。双频观测。 B级级GPS网的观测则延续四年多网的观测则延续四年多,使用了不同类型使用了不同类型 的的GPS接收机接收机,并分区、分期地进行同步观测。并分区、分期地进行同步观测。 2021/3/1014 4.3国家国家GPS A级和级和B级网测设和数据处理级网测设和数据处理 GPS A级和B级网的数据处理要点 1.采用ITRF作为国家A级和B级GPS网数据处理的 坐标框架 2.以高精度的IGS站作为数据处理中的枢纽站 3对IGS站强约束、松弛卫星轨道的

13、计算方案 4.将单天GPS基线向量解算与GPS网整体平差分 开进行 2021/3/1015 4.4 全国三维地心坐标系统的建立全国三维地心坐标系统的建立 20002000国家大地坐标系（国家大地坐标系（China Geodetic Coordinate System 2000China Geodetic Coordinate System 2000，简，简 称称CGCS2000CGCS2000）。参考历元为）。参考历元为2000.0,2000.0,其定义为：其定义为： 原点：包括海洋和大气的整个地球的质量中心；原点：包括海洋和大气的整个地球的质量中心； 定向：初始定向由定向：初始定向由1984

14、.01984.0时时BIHBIH（国际时间局）定向给定；是右手地固（国际时间局）定向给定；是右手地固 直角坐标系。原点在地心；直角坐标系。原点在地心；Z Z轴为国际地球旋转局（轴为国际地球旋转局（IERSIERS）参考极）参考极 （IRPIRP）方向，）方向，X X轴为轴为IERSIERS的参考子午面（的参考子午面（IRMIRM）与垂直于）与垂直于Z Z轴的赤道面轴的赤道面 的交线，的交线， Y Y轴与轴与Z Z轴和轴和X X轴构成右手正交坐标系。轴构成右手正交坐标系。 参考椭球采用参考椭球采用20002000参考椭球，其定义常数是：参考椭球，其定义常数是： 长半轴：长半轴：a = 63781

15、37a = 6378137 地球（包括大气）引力常数：地球（包括大气）引力常数：GM = 3.986004418GM = 3.98600441810141014m3s-2m3s-2 地球动力形状因子：地球动力形状因子：J2 = 0.001082629832258J2 = 0.001082629832258 地球旋转速度：地球旋转速度： = 7.292115 = 7.29211510-510-5rads-1rads-1 正常椭球与参考椭球一致。正常椭球与参考椭球一致。 2021/3/1016 4.4 全国三维地心坐标系统的建立全国三维地心坐标系统的建立 2000国家大地坐标系将是全国统一采用的大地基国家大地坐标系将是全国统一采用的大地基 准。准。 国家平面坐标系统采用高斯克吕格投影建立全国家平面坐标系统采用高斯克吕格投影建立全 国统一的平面坐标系统，并采用经度差国统一的平面坐标系统，并采用经度差6度或度或3度度 分带