CGCS2000坐標(biāo)系和WGS84坐標(biāo)系的區(qū)別聯(lián)系

CGCS2000坐標(biāo)系和WGS84坐標(biāo)系的區(qū)別聯(lián)系.概述由于歷史原因，業(yè)內(nèi)普遍對(duì)WGS84坐標(biāo)系存在一定程度的誤解，諸多文獻(xiàn)對(duì)WGS84坐標(biāo)系的解釋也比較含糊，給測(cè)繪、導(dǎo)航、遙感、地信等工作帶來一定困擾。本文重點(diǎn)對(duì)CGCS2000坐標(biāo)系與WGS84坐標(biāo)系的關(guān)系和轉(zhuǎn)換問題進(jìn)行了較詳細(xì)的總結(jié)、歸納和辨析。.坐標(biāo)系關(guān)系CGCS2000與WGS84關(guān)于坐標(biāo)系原點(diǎn)、尺度、定向及定向演變的定義都是相同的。（1）CGCS2000：國家坐標(biāo)系CGCS2000坐標(biāo)是2000.0歷元的瞬時(shí)坐標(biāo)，用于各種生產(chǎn)活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一性、規(guī)范性、自洽性、穩(wěn)定性。（2）WGS84：衛(wèi)星導(dǎo)航坐標(biāo)系WGS84坐標(biāo)是觀測(cè)歷元的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)，用于導(dǎo)航，強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性。兩者用途不同，特點(diǎn)不同，但都統(tǒng)一于ITRS坐標(biāo)系，都對(duì)準(zhǔn)ITRF框架?？赏ㄟ^歷元?dú)w算、框架轉(zhuǎn)換互相轉(zhuǎn)換。

CGCS2000區(qū)域子網(wǎng)劃分法測(cè)站分布圖.參考橢球關(guān)系參心地固坐標(biāo)系是通過參考橢球的定向、定位，先將橢球固定在地球上，然后將空間直角坐標(biāo)系安放在橢球上。CGCS2000與WGS84坐標(biāo)系都屬于地心地固坐標(biāo)系。地心地固坐標(biāo)系直接將空間直角坐標(biāo)系固定在地球上。坐標(biāo)系的定義和參考框架的實(shí)現(xiàn)都與橢球無關(guān)。由于經(jīng)緯度坐標(biāo)使用起來更方便，因此引入一個(gè)橢球，安放在空間直角坐標(biāo)系上。（1）WGS84橢球與CGCS2000橢球都來自1980大地測(cè)量參考系統(tǒng)GRS80橢球，也都做了微小的改進(jìn)；（2）兩個(gè)橢球僅扁率有微小差異，引起同一點(diǎn)的坐標(biāo)差異小于0.105mm。因此，在各類軟件中如果沒有CGCS2000坐標(biāo)系選項(xiàng)，完全可用WGS84坐標(biāo)系代替CGCS2000坐標(biāo)系。在軟件中選擇一個(gè)坐標(biāo)系，本質(zhì)上就是選擇了該坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的橢球的參數(shù)。1ERSReferencePale(IRP)WGS84參考橢球.坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)方式(1)CGCS2000的實(shí)現(xiàn)CGCS2000通過2000國家GPS大地控制網(wǎng)2500個(gè)框架點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，對(duì)準(zhǔn)ITRF97框架。(2)WGS84的實(shí)現(xiàn)WGS84坐標(biāo)系由26個(gè)全球分布的監(jiān)測(cè)站坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。不同版本的WGS84對(duì)應(yīng)相應(yīng)的ITRF版本和參考?xì)v元。(3)框架比較1)CGCS2000實(shí)現(xiàn)精度為3cm；2)WGS84(1762)與ITRF符合優(yōu)于1cm。通過以上比較，一般的結(jié)論是CGCS2000和WGS84應(yīng)該符合在±5cm以內(nèi)。但是應(yīng)該注意：1)這個(gè)結(jié)論指的是CGCS2000與WGS84參考框架之間的差異，而不是用戶的WGS84坐標(biāo)之間的差異。2)這個(gè)結(jié)論不是通過聯(lián)測(cè)WGS84監(jiān)測(cè)站和CGCS2000框架點(diǎn)直接得到的，而是通過與ITRF間接比較，得到的理論差異。70°80°90。100口1100120°130°140°OCGCS2000基準(zhǔn)站坐標(biāo).地基框架與天基框架地心坐標(biāo)區(qū)分為不同坐標(biāo)系的根本原因在于，實(shí)現(xiàn)這些坐標(biāo)系的參考框架不同，然后才是選用的橢球不同。這里注意坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)的參考框架與對(duì)準(zhǔn)的參考框架（ITRF）不是一個(gè)概念。（1）地基框架與天基框架1）CGCS2000坐標(biāo)系的參考框架主要是國內(nèi)的2500個(gè)GPS控制點(diǎn)。WGS84的參考框架是26個(gè)全球分布的GPS監(jiān)測(cè)站，這些都屬于地基參考框架。2）WGS84監(jiān)測(cè)站精度可達(dá)1cm，但用戶無法聯(lián)測(cè)。監(jiān)測(cè)站坐標(biāo)用來計(jì)算GPS星歷。廣播星歷、精密星歷構(gòu)成了WGS84的天基參考框架。（2）相對(duì)定位與絕對(duì)定位1）各種相對(duì)定位（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位RTK、差分定位、靜態(tài)定位、常規(guī)控制測(cè)量）是以地面框架點(diǎn)坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)的，都直接使用地基參考框架。2）而絕對(duì)定位（精密單點(diǎn)定位、碼偽距單點(diǎn)定位）則是以衛(wèi)星星歷（精密、廣播）作為起算數(shù)據(jù)的，使用衛(wèi)星星歷作為天基參考框架。衛(wèi)星星歷是利用地面監(jiān)測(cè)站的衛(wèi)星跟蹤數(shù)據(jù)計(jì)算得到的。全球框架站點(diǎn)分布.坐標(biāo)值差異通過坐標(biāo)系定義和實(shí)現(xiàn)上的比較，認(rèn)為CGCS2000和WGS84是相容的、一致的。最常見的問題是：一個(gè)點(diǎn)的WGS84和CGCS2000坐標(biāo)差多少？通常所說的這兩個(gè)坐標(biāo)系差幾厘米的含義，其實(shí)指的是CGCS2000與WGS84參考框架的理論差異，而不是用戶坐標(biāo)之間的差異。（1）一般情況下，WGS84坐標(biāo)是觀測(cè)歷元，而CGCS2000坐標(biāo)是2000.0歷元。當(dāng)前，兩個(gè)歷元相差超過19年，由于地殼運(yùn)動(dòng)，坐標(biāo)相差約0.6m（每年約3cm）。（2）即便同在2000.0歷元，如果WGS84坐標(biāo)是米級(jí)精度，CGCS2000坐標(biāo)是厘米級(jí)精度，不能說米級(jí)精度坐標(biāo)和厘米級(jí)精度坐標(biāo)只差幾厘米。（3）ITRF2014與ITRF97的差異，在2000.0歷元約為5cm，在2020.0歷元約為15cm。WGS84坐標(biāo)精度為米級(jí)，一般不考慮框架差異。因此，不能一概而論，也不能說只差幾厘米。一個(gè)點(diǎn)的WGS84和CGCS2000坐標(biāo)差異主要來自：歷元（框架）不同、精度不同、實(shí)現(xiàn)不同。歸算到2000.0歷元的WGS84坐標(biāo)和CGCS2000坐標(biāo)可不做區(qū)分。區(qū)別在于精度不同、實(shí)現(xiàn)方式不同。（此處暫不考慮速度場(chǎng)的誤差、高程變化對(duì)歷元?dú)w算的影響。）GEDCCSriTRFW.DA.TLlM[,lncernatizffial_Terrestrial_REfEren￡e_Frame_T9^7!iSPHEROflDl'GRS19801^76197.290.257222101,AUTHORinT^P-SGr，；,7fl1學(xué)]]」AUTHORITY!-EPSG^'^S'lLFRiMEM：,BGrEerTwiEh"OiAUTHORlTYf-EPSGVSSOlUUNITC'metre^lAUTHORlTrl'EPSGVeOOriLAXI5["GeocentricX\OTHERLAXIS["GGOEentrlCY"OTHER].WdSrGeocentricZ-.NORTH].AUTHORITYrEP5G7,4gi-]]ITRF97定義.坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)差異“實(shí)現(xiàn)不同”有兩個(gè)層次的含義：1）坐標(biāo)系的實(shí)現(xiàn)不同，包括CGCS2000框架點(diǎn)與WGS84監(jiān)測(cè)站不同，以及對(duì)準(zhǔn)的ITRF框架不同。2）坐標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不同，包括觀測(cè)方式不同、約束平差所用的起算數(shù)據(jù)不同，解算方式不同，施測(cè)單位不同等等。例如一條基線，兩次測(cè)量的長(zhǎng)度不同，就是這條基線長(zhǎng)度的兩次不同實(shí)現(xiàn)。在實(shí)踐中，用戶常常對(duì)不同單位提供的同一組控制點(diǎn)的坐標(biāo)有差異存在困惑。例如，甲局與乙局測(cè)出來坐標(biāo)，即便在同歷元（框架）、同精度的前提下，也必然是不同的。引入了“實(shí)現(xiàn)不同”的概念后，就可以合理的解釋這些坐標(biāo)之間的區(qū)別了。既然是同精度的坐標(biāo)，也就沒有優(yōu)劣之分。使用時(shí)可以不做區(qū)分；也可以依據(jù)項(xiàng)目要求，按需使用；可以通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，使其統(tǒng)一；也可以對(duì)兩套坐標(biāo)加權(quán)平均，以提高坐標(biāo)精度。同樣，WGS84和CGCS2000的XYZ坐標(biāo)都統(tǒng)一于ITRS坐標(biāo)系。在2000.0歷元、同精度的前提下，僅有實(shí)現(xiàn)的差別。GPS定位.扁率變化1）df不引起大地經(jīng)度變化；2）df引起大地緯度的變化范圍為0（赤道和兩極至0.105mm（B=45°）;3）df引起大地高的變化范圍為0（赤道）到0.105mm（兩極）；4）df引起橢球面上正常重力的變化范圍為0（兩極）到0.016X10-8ms-2（赤道）。顯而易見，在當(dāng)前的測(cè)量精度水平（坐標(biāo)測(cè)量精度1mm,重力測(cè)量精度1X10-8ms-2）,由兩個(gè)坐標(biāo)系的參考橢球的扁率差異引起同一點(diǎn)在WGS84和CGCS2000坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)變化和重力變化是可以忽略的。鑒于在坐標(biāo)系定義和實(shí)現(xiàn)上的比較,我們可以認(rèn)為,CGCS2000和WGS84是相容的;在坐標(biāo)系的實(shí)現(xiàn)精度范圍內(nèi),CGCS2000坐標(biāo)和WGS84坐標(biāo)是一致的。GeoidWGS84基準(zhǔn)面.坐標(biāo)轉(zhuǎn)換如果涉及到WGS84和CGCS2000坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，可以使用水經(jīng)注萬能地圖下載器，在導(dǎo)出矢量的時(shí)候可以選擇WGS84和CGCS2000等多種坐標(biāo)系。舊莞1城寺屋也修壇S顆舞EDIB蝕b壬卡托茂田繼蝌.就刖5tt沂：上站8幫5第三同方恭軍!舊莞1城寺屋也修壇S顆舞EDIB蝕b壬卡托茂田繼蝌.就刖5tt沂：上站8幫5第三同方恭軍!91羽.&39621生蜂:9守柘7工￡.47州。1工乃-日□0iS8⑦的■蚯倒啕出