橢球大地測量學(xué) 國家坐標(biāo)系的建立

1、第四章 國家坐標(biāo)系的建立與國家控 制網(wǎng)的平差 第四章 國家坐標(biāo)系的建立與國家控制網(wǎng)的平差 1954年北京坐標(biāo)系的建立： 國家天文大地網(wǎng)的測設(shè)始于50年代,1954年 起分期分區(qū)單獨(dú)進(jìn)行局部平差，實(shí)為蘇聯(lián) 遠(yuǎn)東網(wǎng)的延伸。從東北三角網(wǎng)起，即以己 平差區(qū)域的連接點(diǎn)坐標(biāo)為固定值，并固定 基線及拉普拉斯方位角。未作我國的橢球 定位，取用克氏橢球,高程異常亦由我國的 天文水準(zhǔn)傳算過來。 2 1980年國家大地坐標(biāo)系的建立： 在設(shè)置的西安的大地原點(diǎn)上，測了天文經(jīng) 緯度、天文方位角，聯(lián)測了水準(zhǔn),采用了80 橢球,按多點(diǎn)定位進(jìn)行橢球定位。因橢球元 素已定,僅求定3個(gè)平移參數(shù) 3 國家坐標(biāo)系的建立 )4 . 1

2、. 4( sin 2 sinsincoscoscos )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 4 4.1.4 全國天文大地網(wǎng)的整體平差 5 )10. 1 .

3、 4( ) 9 . 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 4.1.4節(jié)（續(xù)1） 6 III III III IIIIII IIIIII III IIIIII IIIIII III LL BB zz LLLL BBBB zz LLLL BBBB zz

4、74 74 74 7543 7543 53 5331 5311 31 第二分區(qū)第一分區(qū) 4.1.4節(jié)（續(xù)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 第三分區(qū)第二分區(qū) 7 4.1.4節(jié)（續(xù)3）. 8 )17. 1 . 4(0 )16. 1 . 4(0 00 00 00 00 )14. 1 . 4(0 )13. 1 . 4(0 111 111 1 II

5、IIII 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 4.1.4節(jié)（續(xù)4） 9 )24. 1 . 4(0 )23. 1 . 4(0 )22. 1 . 4(0 )21. 1 . 4(0 )20. 1 . 4(0 )19. 1 . 4(,0 )18. 1 . 4(0 1 1 1

6、 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 i T i III Ii i T i WAAWXAAACA WAAWXAA

7、ACA WAAWXAAAA WAAWXAAAA W W X X AA AA IIIIIIiZZA WZKZZ 4.1.4節(jié)（續(xù)5） 10 )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 80808080808054 NBeNZYXH YX BeNZ arctgB X Y arctgL ZBHeNZ YLBHNY

8、 XLBHNX 4.2 協(xié)議天球和地球參考框架 國際天球參考框架ICRF2000(IERS Celestrial Reference Frame)就是由IERS為實(shí)現(xiàn)國際天球參 考系(ICRS2000)而建立的天球參考框架。它是由 VLBI測量所獲得的多個(gè)河外射電源的J2000.0平 赤道坐標(biāo)來確定的,其坐標(biāo)原點(diǎn)在太陽系中心；坐 標(biāo)軸的指向相對于類星體應(yīng)保持固定不變 ；其基 面為J2000.0平赤道面。 11 4.2 協(xié)議天球和地球參考框架 國際地球參考框架(ITRF)的建立 國際地球參考框架ITRF (International Terrestrial Reference Frame) 就是

9、由IERS為 實(shí)現(xiàn)國際地球參考系(ITRS)而建立的地球參考 框架。它是由所選定的多個(gè)IERS 臺站(其中包 括衛(wèi)星跟蹤站) 的坐標(biāo)和速度所體現(xiàn)的。它們 刊登在I E R S每年出版的技術(shù)報(bào)告中,并命名 為ITRF yy ,數(shù)字yy表示采用數(shù)據(jù)的最后年份。 其精度和分辨率逐年提高,并且更與地球的動(dòng)態(tài) 變化相適應(yīng)。 12 4.3 國家GPS A級和B級網(wǎng)測設(shè)和數(shù)據(jù)處理 我國國家A級和B級GPS大地控制網(wǎng)已先后于 1996年和1997年交付使用。分別由分布在中國大 陸的33點(diǎn)和760余點(diǎn)所構(gòu)成，平均邊長相應(yīng)地為 650km和150km。 A級GPS網(wǎng)包括原有的上海、武漢、長春、烏魯 木齊四個(gè)GPS

10、基準(zhǔn)站。于IGS92全球GPS聯(lián)測9天 內(nèi)，對A級GPS網(wǎng)點(diǎn)同步進(jìn)行GPS雙頻觀測。 B級GPS網(wǎng)的觀測則延續(xù)四年多,使用了不同類型 的GPS接收機(jī),并分區(qū)、分期地進(jìn)行同步觀測。 13 4.3國家GPS A級和B級網(wǎng)測設(shè)和數(shù)據(jù)處理 GPS A級和B級網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理要點(diǎn) 1.采用ITRF作為國家A級和B級GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的 坐標(biāo)框架 2.以高精度的IGS站作為數(shù)據(jù)處理中的樞紐站 3對IGS站強(qiáng)約束、松弛衛(wèi)星軌道的計(jì)算方案 4.將單天GPS基線向量解算與GPS網(wǎng)整體平差分 開進(jìn)行 14 4.4 全國三維地心坐標(biāo)系統(tǒng)的建立 2000國家大地坐標(biāo)系（China Geodetic Coordinate S

11、ystem 2000，簡 稱CGCS2000）。參考?xì)v元為2000.0,其定義為： 原點(diǎn)：包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心； 定向：初始定向由1984.0時(shí)BIH（國際時(shí)間局）定向給定；是右手地固 直角坐標(biāo)系。原點(diǎn)在地心；Z軸為國際地球旋轉(zhuǎn)局（IERS）參考極 （IRP）方向，X軸為IERS的參考子午面（IRM）與垂直于Z軸的赤道面 的交線， Y軸與Z軸和X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。 參考橢球采用2000參考橢球，其定義常數(shù)是： 長半軸：a = 6378137 地球（包括大氣）引力常數(shù)：GM = 3.9860044181014m3s-2 地球動(dòng)力形狀因子：J2 = 0.001082629832258 地球旋轉(zhuǎn)速度： = 7.29211510-5rads-1 正常橢球與參考橢球一