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2000舟山坐标系基本情况介绍

发布日期:2019-05-21 访问次数: 信息来源:市自然资源和规划局 字号:[ ]

一、背景介绍

我国长期使用的1954年北京坐标系(简称54系)、1980西安坐标系(简称80系)均属参心坐标系,参心坐标系是各个国家为了研究局部地球表面的形状,在使地面测量数据归算至椭球的各项改正数最小的原则下,选择和局部区域的大地水准面最为密合的椭球体作为参考椭球建立的坐标系。“参心”意指参考椭球的中心。

随着社会的发展和时代的进步,现行参心大地坐标系的不足与缺陷日益显现,有必要采用基于全球的地心坐标系,满足经济社会发展、空间技术发展、地球科学研究和宇宙深空探索等各种相关科研的需要,并且能够与国际大地测量基准的接轨,为推动全球化战略和“数字地球”建设奠定基础。同时,计算机技术、信息技术和空间技术等相关技术的发展为地心坐标系的建立与启用提供了技术保障,在地心坐标系下,能精确测定高精度大地控制点的三维坐标,实现坐标系统的动态维护和快速更新,并从根本上提高各类基准定位、地图测绘等工作的精度与效率。

国家测绘局2008年6月18日发布公告,经国务院批准,根据《中华人民共和国测绘法》,中国自2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系。测绘成果、地理信息系统,在过渡期内应逐步转换到2000国家大地坐标系。标志着我国正式启用以地球质心为大地坐标系原点的地心坐标系,代替传统的参心坐标系统。全面解决由于坐标系统的局限因素,测绘成果的受技术条件制约,精度偏低、无法满足新技术的现状,满足提供高精度、地心、动态、实用、统一的大地坐标系作为各项社会经济活动基础性保障的要求。


二、2000国家大地坐标系(CGCS2000)介绍

2000国家大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 2000,缩写CGCS2000)的原点为包括海洋和大气在内的整个地球的质量中心,以97国际地球参考框架(ITRF 97)为基准框架,坐标基准的归算历元为2000.0历元。2000国家大地坐标系的启用是通过2000国家GPS大地控制网和一、二等天文大地网作为国家基准框架来实现的。

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。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=7.292l15×10-5rad s-1


三、启用2000国家大地坐标系的意义

1、与国际先进技术接轨的需要

2000国家大地坐标系属于地心坐标系,可更好地阐明地球上各种地理和物理现象,特别是空间物体的运动。发达国家与地区均已采用地心坐标系,利用空间技术得到的定位和影像等成果,都以地心坐标系为参照系。若现在仍采用现行的二维、非地心坐标系,不仅制约了地理空间信息的精确表达和各种先进的空间技术的广泛应用,也不利于与国际民航、海图及其它空间信息的有效衔接,因此我国采用地心坐标系已势在必行。

2、促进现代化空间定位发展的需要

2000国家大地坐标系较现行的大地坐标系具有明显的科学性、先进性和实用性。采用2000国家大地坐标系,能直接获取精确的三维地心坐标,大幅度提高点位表达的准确性,提高测量精度和工作效率,保证卫星导航、实时定位坐标与现有成果直接、准确地匹配。

采用2000国家大地坐标系,借助现代空间技术进行测绘和定位,可以应用于数字农业、数字林业、数字城管、智能交通,以及海事、水利、物流、公安、消防、通信供电网络维护、旅游等各个行业部门。因此,启用2000国家大地坐标系对促进现代化空间定位的发展,具有十分重要的作用。


四、舟山市地方坐标系统现状

根据浙江省“十二五重点发展海洋经济”规划,舟山市已处于一个最为重要的发展机遇期。由于历史原因,舟山市区、岱山县、嵊泗县均建有满足各地发展规划的地方独立坐标系(平面坐标系),各坐标系间无严密和简便的转换关系,各市、县测绘成果资料相对独立,制约了舟山市的发展。为满足舟山市“发展海洋经济”整体规划的需求,必须适时启用舟山市2000国家大地坐标系,将其统一到浙江省2000国家大地坐标系。

同时,因规划、建设与管理的需要,各区、县基础测绘成果均采用地方独立坐标系,国土、电力、交通等部门因行业垂直管理等原因,采用1980西安坐标系,港航、公安、工商、文化等部门利用GPS定位,采用WGS84坐标系。面对众多坐标系并存的状况,必须建立统一的空间定位基准,通过统一的共享平台提供统一坐标系的基础测绘成果,才能促进地理空间信息的广泛应用。


五、2000舟山坐标系的建立

舟山市位于东经121°47′~122°46′之间,舟山市域平均中央子午线约为122°15′。建立与国家2000大地坐标系相联系的2000舟山坐标系,应考虑舟山市整体规划、建设发展需求,以及海洋工程施工需要。

1、坐标系定义

2000舟山坐标系定义:选取测区平均经度122°15′为高斯投影中央子午线,除了位于经度122°44′以东的部分岛屿外,绝大部分区域均满足《城市测量规范要求》对测区边缘投影变形不超过2.5cm/km要求。

1)    中央子午线: 122°15′;

2)    投影方式:高斯正形投影;

3)投影面:CGCS2000地球椭球面。

2、坐标变形允许范围分析

根据《城市测量规范》(CJJ8-99)2.1.4规定:城市平面控制测量坐标系统的选择应以投影长度变形值不大于2.5cm/km(1/40000)为原则,并根据城市地理位置和平均高程而定。2000舟山坐标系取中央子午线122°15′时,测区边缘高斯投影形变量统计详见图一。

图一 舟山市测区边缘高斯投影变形量统计图

位于经度122°44′以东的岛屿,其高斯投影变形超过2.5cm/km,有嵊山镇、枸杞乡、壁下山、庄海岛、围笼礁、大盘山、上黄礁、中黄礁、东黄礁、马鞍山和东福山等岛屿,其中嵊山镇范围最大高斯投影变形量为3.6 cm/km,东福山范围最大高斯投影变形量为2.9 cm/km。以上两个区域的投影变形量对于小比例尺成图的精度影响不大,可直接采用新建的2000舟山坐标系;对于精密工程测量、大比例地形图测量等项目如何开展测量工作,由于较为复杂,在此不做说明。




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