第四章 國家坐標(biāo)系的建立與國家控制網(wǎng)的平差

1、第四章第四章 國家坐標(biāo)系的建立與國家國家坐標(biāo)系的建立與國家 控制網(wǎng)的平差控制網(wǎng)的平差 2 第四章第四章 國家坐標(biāo)系的建立與國家控制網(wǎng)的平差國家坐標(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：年北京坐標(biāo)系的建立： 國家天文大地網(wǎng)的測設(shè)始于國家天文大地網(wǎng)的測設(shè)始于50年代年代,1954年年 起分期分區(qū)單獨進行局部平差，實為蘇聯(lián)起分期分區(qū)單獨進行局部平差，實為蘇聯(lián) 遠(yuǎn)東網(wǎng)的延伸。從東北三角網(wǎng)起，即以己遠(yuǎn)東網(wǎng)的延伸。從東北三角網(wǎng)起，即以己 平差區(qū)域的連接點坐標(biāo)為固定值，并固定平差區(qū)域的連接點坐標(biāo)為固定值，并固定 基線及拉普拉斯方位角。未作我國的橢球基線及拉普拉斯方位角。未作我國的橢球 定位

2、，取用克氏橢球定位，取用克氏橢球,高程異常亦由我國的高程異常亦由我國的 天文水準(zhǔn)傳算過來。天文水準(zhǔn)傳算過來。 3 1980年國家大地坐標(biāo)系的建立：年國家大地坐標(biāo)系的建立： 在設(shè)置的西安的大地原點上，測了天文經(jīng)在設(shè)置的西安的大地原點上，測了天文經(jīng) 緯度、天文方位角，聯(lián)測了水準(zhǔn)緯度、天文方位角，聯(lián)測了水準(zhǔn),采用了采用了80 橢球橢球,按多點定位進行橢球定位。因橢球元按多點定位進行橢球定位。因橢球元 素已定素已定,僅求定僅求定3個平移參數(shù)個平移參數(shù) 4 國家坐標(biāo)系的建立國家坐標(biāo)系的建立 )4.1.4( sin 2 sinsincoscoscos )3.1.4( )2.1.4( )1.1.4(sin

3、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 5 4.1.4 全國天文大地網(wǎng)的整體平差全國天文大地網(wǎng)的整體平差 )10. 1 . 4( ) 9 . 1 . 4( ) 8 . 1 . 4( )7 . 1 . 4( ) 6 . 1 . 4( )

4、5 . 1 . 4( 0 00 00 iiii ijijs sjsjsisiss ijiijij ijjijjijiijiijiij iiijijijijijijij VlXB SSl lLbBcLbBav LzAl lLbBcLbBazv zzAAzAvLL ij ijijijijijij 6 4.1.4節(jié)（續(xù)節(jié)（續(xù)1） III III III IIIIII IIIIII III IIIIII IIIIII III LL BB zz LLLL BBBB zz LLLL BBBB zz 74 74 74 7543 7543 53 5331 5311 31 第二分區(qū)第一分區(qū) 7 4.1.4節(jié)（續(xù)

5、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) 8 4.1.4節(jié)（續(xù)節(jié)（續(xù)3）. )17. 1 . 4(0 )16. 1 . 4(0 00 00 00 00 )14. 1 . 4(0 )13. 1 . 4(0 111 111 1 IIIIII T IIIIIII T IIII T I IIIIII T IIIIIII T III

6、I 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 9 4.1.4節(jié)（續(xù)節(jié)（續(xù)4） )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 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 11 00 1 1 0000 1 000 1

7、 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 WAAWXAAACA WAAWXAAAA WAAWXAAAA W W X X AA AA IIIIIIi

8、ZZA WZKZZ 10 4.1.4節(jié)（續(xù)節(jié)（續(xù)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 80808080808054 NBeNZYXH YX BeNZ arctgB X Y arctgL ZBHeNZ YLBHNY XLBHNX 11 4.2 協(xié)議天球和地球參考框架協(xié)議天球和地球參考框架 國際天球

9、參考框架ICRF2000(IERS Celestrial Reference Frame)就是由IERS為實現(xiàn)國際天球參 考系(ICRS2000)而建立的天球參考框架。它是由 VLBI測量所獲得的多個河外射電源的J2000.0平 赤道坐標(biāo)來確定的,其坐標(biāo)原點在太陽系中心；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。 12 4.2 協(xié)議天球和地球參考框架協(xié)議天球和地球參考框架 國際地球參考框架(ITRF)的建立 國際地球參考框架國際地球參考框架ITRF (International Terrestrial Reference Frame) 就是由就是由IERS為

10、為 實現(xiàn)國際地球參考系實現(xiàn)國際地球參考系(ITRS)而建立的地球參考而建立的地球參考 框架。它是由所選定的多個框架。它是由所選定的多個IERS 臺站臺站(其中包其中包 括衛(wèi)星跟蹤站括衛(wèi)星跟蹤站) 的坐標(biāo)和速度所體現(xiàn)的。它們的坐標(biāo)和速度所體現(xiàn)的。它們 刊登在刊登在I E R S每年出版的技術(shù)報告中每年出版的技術(shù)報告中,并命名并命名 為為ITRF yy ,數(shù)字?jǐn)?shù)字yy表示采用數(shù)據(jù)的最后年份。表示采用數(shù)據(jù)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,并且更與地球的動并且更與地球的動 態(tài)變化相適應(yīng)。態(tài)變化相適應(yīng)。 13 4.3 國家國家GPS A級和級和B級網(wǎng)測設(shè)和數(shù)據(jù)處理級網(wǎng)測設(shè)和數(shù)據(jù)

11、處理 我國國家我國國家A級和級和B級級GPS大地控制網(wǎng)已先后于大地控制網(wǎng)已先后于 1996年和年和1997年交付使用。分別由分布在中國大年交付使用。分別由分布在中國大 陸的陸的33點和點和760余點所構(gòu)成，平均邊長相應(yīng)地為余點所構(gòu)成，平均邊長相應(yīng)地為 650km和和150km。 A級級GPS網(wǎng)包括原有的上海、武漢、長春、烏魯網(wǎng)包括原有的上海、武漢、長春、烏魯 木齊四個木齊四個GPS基準(zhǔn)站。于基準(zhǔn)站。于IGS92全球全球GPS聯(lián)測聯(lián)測9 天內(nèi)，對天內(nèi)，對A級級GPS網(wǎng)點同步進行網(wǎng)點同步進行GPS雙頻觀測。雙頻觀測。 B級級GPS網(wǎng)的觀測則延續(xù)四年多網(wǎng)的觀測則延續(xù)四年多,使用了不同類型使用了不同類

12、型 的的GPS接收機接收機,并分區(qū)、分期地進行同步觀測。并分區(qū)、分期地進行同步觀測。 14 4.3國家國家GPS A級和級和B級網(wǎng)測設(shè)和數(shù)據(jù)處理級網(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 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站強約束、松弛衛(wèi)星軌道的計算方案 4.將單天GPS基線向量解算與GPS網(wǎng)整體平差分 開進行 15 4.4 全國三維地心坐標(biāo)系統(tǒng)的建立全國三維地心坐標(biāo)系統(tǒng)的建立 20002000國家大地坐標(biāo)系（國家大地坐標(biāo)系（China Geodetic Coordinate System 200

13、0China Geodetic Coordinate System 2000，簡，簡 稱稱CGCS2000CGCS2000）。參考?xì)v元為）。參考?xì)v元為2000.0,2000.0,其定義為：其定義為： 原點：包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心；原點：包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心； 定向：初始定向由定向：初始定向由1984.01984.0時時BIHBIH（國際時間局）定向給定；是右手地固（國際時間局）定向給定；是右手地固 直角坐標(biāo)系。原點在地心；直角坐標(biāo)系。原點在地心；Z Z軸為國際地球旋轉(zhuǎn)局（軸為國際地球旋轉(zhuǎn)局（IERSIERS）參考極）參考極 （IRPIRP）方向，）方向，X X軸為軸為

14、IERSIERS的參考子午面（的參考子午面（IRMIRM）與垂直于）與垂直于Z Z軸的赤道面軸的赤道面 的交線，的交線， Y Y軸與軸與Z Z軸和軸和X X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。 參考橢球采用參考橢球采用20002000參考橢球，其定義常數(shù)是：參考橢球，其定義常數(shù)是： 長半軸：長半軸：a = 6378137a = 6378137 地球（包括大氣）引力常數(shù)：地球（包括大氣）引力常數(shù)：GM = 3.986004418GM = 3.98600441810141014m3s-2m3s-2 地球動力形狀因子：地球動力形狀因子：J2 = 0.001082629832258J2 = 0.001082629832258 地球旋轉(zhuǎn)速度：地球旋轉(zhuǎn)速度： = 7.292115 = 7.29211510-510-5rads-1rads-1 正常橢球與參考橢球一致。正常橢球與參考橢球一致。 16 4.4 全國三維地心坐標(biāo)系統(tǒng)的建立全國三維地心坐標(biāo)系統(tǒng)的建立 2000國家大地坐標(biāo)系將是全國統(tǒng)一采用的大地基國家大地坐標(biāo)系將是全