前言

　　随着水利工程的迅速发展，对勘测技术提出了更高的要求。由于水利测量用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。目前，水利行业已经普遍采用GPS技术建立首级高精度控制网，可以预期未来GPS仍是主要的数据源之一。

　　我国目前实际使用的两个大地坐标系-1954年北京坐标系和1980西安坐标系，都属于参心坐标系，而GPS等空间技术所得到的定位和影像等成果，客观上都是以地心坐标系为参照系，要利用GPS测量成果，还必须经过参心坐标系与地心坐标系之间的转换，而且越来越多的实际应用要求建立和采用地心坐标系，另一方面，空间定位技术的发展，也使得建立地心系成为可能，因此采用地心坐标系在当今既有它的必要性也有了可能性。为了顺应这一趋势，我国提出了2000国家大地坐标系(CGCS-ChinaGeodeticCoordinateSystem2000)。

　　GPS使用WGS84坐标系，那么CGCS2000坐标系和WGS84坐标系是否相容?在CGCS2000坐标系和WGS84坐标系之间是否需要进行坐标转换?要回答这些问题，对CGCS2000与WGS84进行某种比较是必要的。

　　1．2000国家大地坐标系简介

　　1.12000国家大地坐标系的产生背景

　　随着我国经济的稳步发展，各方面都迫切需要中国建立新的地心坐标系。在这样的背景下，国家组织相关科研单位对大地坐标系统建设理论进行研究并进行实践，取得了重大成果。2008年7月1日正式启用2000国家大地坐标系(ChinaGeodeticCoordinateSystem，CGCS2000)。

　　1.22000国家大地坐标系的定义

　　2000国家大地坐标系的定义如下：

　　(1)原点：包括海洋和大气在内的整个地球的质心。

　　(2)长度单位：国际单位制的米，与局部地心框架下的地心坐标时一致，通过适当的相对论模型获得。

　　(3)定向：初始定向有1984.0时的BIH(国际时间局)定向给定。

　　(4)定向的时变：定向的时变不产生相对于地壳的残余全球旋转。

　　(5)它是右手地固直角坐标系。原点在地心，轴与IERS参考极(IRP)方向一致，轴为IERS参考子午面(IRM)与垂直于轴的赤道面的交线，轴与轴和轴垂直并最终构成右手正交坐标系。

　　2．2000国家大地坐标系与WGS84坐标系的比较

　　2.12000国家大地坐标系与WGS84坐标系的定义比较

　　在定义上，CGCS2000与WGS84是一致的，即关于坐标系原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的。

　　两个坐标系使用的参考椭球也非常相近，具体地说，在4个椭球常数。长半径a、自转角、地心引力常数GM、椭球扁率f中，唯有椭球扁率f有微小差异:WGS84的椭球扁率f=1／298．257223563，CGCS2000的椭球扁率为f=1／298．257222101。

　　2.22000国家大地坐标系与WGS84坐标系的建立采用的数据源

　　2000国家大地坐标系与WGS84坐标系的建立采用的主要数据源都是GPS数据。

　　2.3CGCS2000和WGS84之间的坐标转换问题

　　WGS84椭球的扁率相对CGCS2000采用的GRS80椭球的扁率产生微小的差异。参考椭球的扁率差异将导致同一点在两个坐标系内的大地坐标产生差异，也导致正常重力产生差异。根据数学及物理分析，得到下列结论：

　　(1)df不引起大地经度变化；

　　(2)引起大地纬度的变化范围为0(赤道和两极至0．105mm(B=45。)：

　　(3)df引起大地高的变化范围为0(赤道)到0．105mm(两极)；

　　(4)df引起椭球面上正常重力的变化范围为0两极)到0．016×10ms(赤道)。

　　显见，在当前的测量精度水平(坐标测量精度1mm，重力测量精度1×10ms)，由两个坐标系的参考椭球的扁率差异引起同一点在WGS84和CGCS2000坐标系内的坐标变化和重力变化是可以忽略的。

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