作为测绘人，还不懂CGCS2000坐标系？

2000国家大地坐标系，是我国当前最新的国家大地坐标系，英文名称为China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写为CGCS2000。CGCS2000是2000国家大地坐标系，属于地心大地坐标系统，该系统以ITRF97参考框架为基准，参考框架历元为2000.0。

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坐标参数

2000国家大地坐标系定义

原点：包括海洋和大气的整个地球的质量中心；

Z轴：由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向；

X轴：由原点指向格林尼治参考子午线与赤道面(历元2000.0)的交点；

Y轴：与Z轴、X轴构成右手正交坐标系；

2000国家大地坐标系采用椭球简称CGCS2000椭球。

CGCS2000椭球参数长半轴    α=6378137m扁率       ƒ=1/298.257222101地心引力常数     GM=3.986004418x1014m3s-2地球自转角速度    ω=7.292115x10-5rads-1
 

CGCS2000参考椭球

a）CGCS2000参考椭球是一旋转椭球，其几何中心与CGCS2000的原点重合，旋转轴与CGCS2000的Z轴一致，其表面代表地球的数学表面。

b）CGCS2000参考椭球又是其表面为正常重力场的等位面的正常椭球。

c）CGCS2000参考椭球由四个常数（a,GM,J2,ω）定义。

一般规定

a）“2000中国大地坐标系”，又称“2000 国家大地坐标系”；英译为 China Geodetic Coordinate System 2000，缩写为 CGCS2000；

b）CGCS2000由原点、尺度、坐标轴的定向及其时间演变定义，由地面点集合的坐标和速度实现；

c) 采用CGCS2000参考椭球参数进行三维坐标变换；

d) 大地经纬度变换为地图平面坐标，采用高斯－克吕格投影或墨卡托投影。

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坐标意义

（1）原点位于地球质量中心的三维国家大地坐标系；

（2）遥感卫星资料可基于地心坐标系；

（3）应用现代空间技术进行地形图测绘和定位，可以大幅度提高点位表达的准确性，并且可以快速获取精确的三维地心坐标；

陆态网CORS站分布图

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坐标背景

为了我国经济的持续发展，为信息化社会发展提供一个地理平台作为基础，为了可以更科学的动态的描述地球，特别是随着各种空间大地测量技术的不断发展和完善，世界各国都在更新和完善各自的大地坐标系统和它相应的坐标框架。因此，地心坐标系统及其框架，在逐渐取代传统的非地心大地坐标系统及其框架。空间大地测量技术的发展，对大地基准的现代化提出了新的要求，也提供了实现的可能。

采用三维地心坐标系，有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新，测定高精度大地控制点三维坐标，并提高测图工作效率。

有鉴于中国经济、社会和科学技术的发展需求和可能，中国政府决定采用地心三维大地坐标系统，即从2008年7月1日起正式启用中国大地坐标系统2000(CGCS 2000)作为国家法定的坐标系，作为我国新一代的平面基准。

坐标转换流程

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坐标获取方法

（1）通过平差方法将 GPS 网纳入到2000国家大地坐标系统；

（2）通过公共点求解转换参数进行置换；

（3）按已公布的ITRF框架之间的转换方式进行置换。

上述方法（1）是我国GPS控制网，由WGS84坐标系向工程坐标系或北京1954年坐标系和1984西安坐标系转换的一种通用方法。但该方法要求施工者至少有两个控制点的目标坐标系的坐标，而且要保证一定的精度才能实现整个控制网的精度。在这种情况下，控制网施工单位或个人往往是通过向国家测绘成果主管部门申请、购买，并且要与测绘主管部门签属相关的保密协议。这种方式，不仅耗时而且会对增加施工成本。以一个D级控制网为例，控制网施工者往往会购买测区周边3个国家C级控制点成果，按陕西省测绘局成果价格计算，C级GPS 国家控制点平面位置600元/个，高程控制点200元/个，一个C级三维点为 800 元，3个点要2400元。这对小型生产活动，是一笔较大的生产投入。

方法（2）使用的前提是源坐标系统和目标坐标系都要有保持一定高的精度，这样求算的参数才具有一定的精度，此外，还需要被转换的原始坐标点在源坐标系内具有较高的精度。在执行起来，较大难度，可操作性不强。

方法（3）是根据 CGCS2000 的定义，结合各坐标框架及历元经过一系列转换实现的。使用该方法必须解决如下几个核心问题即当前历元下测区内控制点的坐标、当前坐标框架和目标框架之间的转换参数、当前测区的速度场。只要满足上述条件，个人完全有能力实现 CGCS2000 坐标。该方法也是国家测绘地理信息局推荐的一种转换方法。当前从 IGS 站所能获得的精密星历一般是IGS05或IGS08星历，其对应的参考框架分别是ITRF05和ITRF08。卫星星历决定了定位成果所处的参考框架，当前参考框架下的测绘成果向CGCS2000转换时，其实质是当前参考框架向ITRF97转换。

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大地测量控制点坐标转换技术规范

范围

本标准规定了大地测量控制点坐标转换到2000国家大地坐标系的技术要求，包括重合点选取、坐标转换模型、转换方法、精度评价等。

本标准适用于地方独立坐标系、1954年北京坐标系、1980西安坐标系、WGS-84坐标系以及ITRF框架下的大地测量控制点向2000国家大地坐标系的坐标转换。

控制点精度

2000国家大地坐标系控制点实现精度及省、市级卫星大地控制网C级点、D级点转换后的精度要求见表1。

表1 2000国家大地坐标系控制点点位中误差

2000国家大地坐标系坐标框架

2000国家大地坐标系的框架由2000国家大地控制网点组成,其参考框架是ITRF97，参考历元为2000.0。

（1）2000国家大地控制网构成

① 2000国家GPS大地控制网，及其控制下完成的省（市）GPS 基础控制网；

② 在2000系下完成天文大地网联合平差获得的近5万个一、二等天文大地网点；

③ 在2000系下平差后获得的近8万个三、四等天文大地网点。

（2）2000国家大地控制网按精度不同可划分为三个层次网

第一层次为CGCS2000连续运行GPS网（国家CORS系统）。CGCS2000的维持 主要依靠连续运行GPS观测站, 它们是CGCS2000的骨架, 其坐标精度为mm级, 速度精度为1mm/a。    

第二层次为2000国家GPS大地控制网。由全国GPS一、二级网、国家GPS A、 B级网，地壳运动监测网和地壳运动观测网络工程网组成, 共计2600多点, 其三维地心坐标精度约为3cm。在2000国家GPS大地控制网下建立的省（市）GPS 基础控制网。    

第三层次为2000系下获得的全国天文大地控制网(约有5万点)与全国三、 四等三角网（约有8万点）。它是CGCS2000的加密框架。全国天文大地网平均点位精度达到±0.11m（整体平差结果），大地高误差不超过0.5m，全国三、 四等三角网平均点位精度为±0.07m（相对国家一二等三角点分区平差结果）。

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