經(jīng)國務院批準,根據(jù)《中華人民共和國測繪法》,我國自2008年7月1日起啟用2000國家大地坐標系。為此,國家測繪局6月18日發(fā)布公告。國家測繪局在公告中提供了新坐標系的技術參數(shù)。公告同時對新舊坐標系的轉換和使用作出說明:2000國家大地坐標系與現(xiàn)行國家大地坐標系轉換、銜接的過渡期為8至10年,F(xiàn)有各類測繪成果,在過渡期內可沿用現(xiàn)行國家大地坐標系;2008年7月1日后新生產(chǎn)的各類測繪成果應采用2000國家大地坐標系,F(xiàn)有地理信息系統(tǒng),在過渡期內應逐步轉換到2000國家大地坐標系;2008年7月1日后新建設的地理信息系統(tǒng)應采用2000國家大地坐標系。

     2000坐標系是全球地心坐標系在我國的具體體現(xiàn),其原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心。2000坐標系采用的地球橢球參數(shù)如下:
  長半軸     a=6378137m
  扁率     f=1/298.257222101   
  地心引力常數(shù) GM=3.986004418×1014m3s-2
  自轉角速度   ω=7.292115×10-5rad s-1
    國家測繪局在2008年6月18日的公告中,對新舊坐標系的轉換和使用作出說明:2000坐標系與現(xiàn)行國家大地坐標系轉換、銜接的過渡期為8至10年,F(xiàn)有各類測繪成果,在過渡期內可沿用現(xiàn)行國家大地坐標系;2008年7月1日后新生產(chǎn)的各類測繪成果應采用2000坐標系。現(xiàn)有地理信息系統(tǒng),在過渡期內應逐步轉換到2000坐標系;2008年7月1日后新建設的地理信息系統(tǒng)應采用2000坐標系。
    我國于20世紀50年代和80年代分別建立了1954年北京坐標系(簡稱“54坐標系”)和1980西安坐標系(簡稱“80坐標系”)。限于當時的技術條件,我國大地坐標系基本上是依賴于傳統(tǒng)技術手段實現(xiàn)的。54坐標系采用的是克拉索夫斯基橢球體,該橢球在計算和定位的過程中,沒有采用中國的數(shù)據(jù),該系統(tǒng)在我國范圍內符合得不好,不能滿足高精度定位以及地球科學、空間科學和戰(zhàn)略武器發(fā)展的需要。20世紀80年代,我國大地測量工作者經(jīng)過二十多年的艱巨努力,完成了全國一、二等天文大地網(wǎng)的布測。經(jīng)過整體平差,采用1975年IUGG第十六屆大會推薦的參考橢球參數(shù),建立了我國80坐標系。54坐標系和80坐標系在我國經(jīng)濟建設、國防建設和科學研究中發(fā)揮了巨大作用。但其成果受技術條件制約,精度偏低,無法滿足現(xiàn)代技術發(fā)展的要求。
    20世紀90年代以來,以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)為主的現(xiàn)代空間定位技術快速發(fā)展,導致獲得位置的測量技術和方法迅速變革?臻g技術的迅速發(fā)展與廣泛應用,迫切要求國家提供高精度、地心、動態(tài)、實用、統(tǒng)一的大地坐標系,作為各項社會經(jīng)濟活動的基礎性保障。
    采用以地球質心為大地坐標系的原點,可以更好地闡明地球上各種地理和物理現(xiàn)象, 特別是空間物體的運動。目前利用空間技術所得到的定位和影像等成果,都是以地心坐標系為參照系。采用地心坐標系可以充分利用現(xiàn)代最新科技成果,應用現(xiàn)代空間技術進行測繪和定位,可以快速獲取目標精確的三維地心坐標,有效提高測量精度和工作效率,從而為我國航天、民航、海事、交通、地震、水利、農(nóng)業(yè)、能源、建設、規(guī)劃、地質調查、國土資源管理等部門提供有力的技術支撐。

      國家大地坐標系是國家地理信息表達的基準,也是國家測制基本比例尺地圖的基礎,直接服務于國家經(jīng)濟建設、國防建設與社會活動。我國于20世紀50年代和80年代分別建立了1954年北京坐標  系和1980西安坐標系,這兩個坐標系都是根據(jù)局部大地水準面最為密合的參考橢球定位的參心大地坐標系。曾經(jīng)依此建立了全國天文大地網(wǎng),對我國經(jīng)濟建設、國防建設及科學研究、文化教育與社會活動等作出了重大貢獻。但受當時技術條件的制約,精度還偏低,無法滿足當前與今后空間技術發(fā)展的要求,無法提供高精度、地心、動態(tài)、統(tǒng)一、實用的大地坐標系的基礎性保障。
    近年來,伴隨全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等現(xiàn)代空間大地測量技術的迅速發(fā)展,國際上定位技術與方法迅速變革,地心坐標系及其框架正在逐漸取代非地心大地坐標系統(tǒng)及其框架,F(xiàn)在利用空間技術所取得的定位與影像成果等,都是以地心坐標系為參照系。高精度的地心坐標系是構建國家地理空間數(shù)據(jù)的基礎部署。采用地心坐標系有利于地球空間信息及地球動力學、地球物理學和地震學等學科的研究,有利于推動衛(wèi)星導航,海、陸、空交通運輸?shù)陌l(fā)展,有利于與國際接軌,參與經(jīng)濟全球化國際競爭等。
    為貫徹執(zhí)行國務院批準的《關于我國采用2000國家大地坐標系的請示》,國家測繪局自2008年7月17日向社會發(fā)布了《關于印發(fā)啟用2000國家大地坐標系實施方案的通知》,并提出了《現(xiàn)有測繪成果轉換到2000國家大地坐標系技術指南》。
    為了更好地配合這一指令性任務,2008年10月,測繪出版社出版了《2000國家大地坐標系實用寶典》。該書對啟用2000國家大地坐標系過程中可能遇到的各類政策法規(guī),涉及的各種坐標系、地圖及基礎地理數(shù)據(jù)庫等的一些基本概念、名詞術語,現(xiàn)有成果的轉換方法及目前實際應用中常遇到的有關疑問等共184條,以問答的形式,簡明扼要地一一做了回答,以便讀者和使用者查詢。
    該書將上述內容歸納為政策法規(guī)篇、坐標系統(tǒng)篇、地圖制圖篇和空間數(shù)據(jù)篇四部分。為方便實用,本書還將《國家測繪局2008年第2號公告》(在全社會正式啟用2000國家大地坐標系)以及《現(xiàn)有測繪成果轉換到2000國家大地坐標系技術指南》作為附錄列入正文之后,以方便讀者查詢參考。
    該書的幾位作者,近幾年來一直從事大地基準方面的研究,自2002年開始,分別參與了全國天文大地網(wǎng)與GPS2000網(wǎng)聯(lián)合平差的研究,2006年又參與西部測圖技術方案的研究與實施,2007年完成地心坐標系的推廣應用技術的準備工作,編寫了有關的技術指南,對2000國家大地坐標系的建設、現(xiàn)有測繪成果的轉換技術進行了深入的研究與分析,具有較強的理論基礎與實踐經(jīng)驗,此書得到了我國著名的大地測量學家陳俊勇院士的充分肯定和贊許。
    該書內容編排合理,形式新穎,通俗易懂,不愧為一本實施2000國家大地坐標系不可多得的“實用寶典”。它可以作為
 

測繪行業(yè)有關科技人員與管理人員的技術手冊,同時也是相關專業(yè)人員有價值的參考書。

關于2000國家大地坐標系的說明

 

背景

國家大地坐標系是測制國家基本比例尺地圖的基礎。根據(jù)《中華人民共和國測繪法》規(guī)定,我國建立全國統(tǒng)一的大地坐標系統(tǒng)。

建國以來,我國于上世紀50年代和80年代分別建立了1954年北京坐標系和1980西安坐標系,測制了各種比例尺地形圖,在國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和科學研究中發(fā)揮了重要作用,限于當時的技術條件,我國大地坐標系基本上是依賴于傳統(tǒng)技術手段實現(xiàn)的。54坐標系采用的是克拉索夫斯基橢球體。該橢球在計算和定位的過程中,沒有采用中國的數(shù)據(jù),該系統(tǒng)在我國范圍內符合得不好,不能滿足高精度定位以及地球科學、空間科學和戰(zhàn)略武器發(fā)展的需要。上世紀70年代,我國大地測量工作者經(jīng)過二十多年的艱巨努力,終于完成了全國一、二等天文大地網(wǎng)的布測。經(jīng)過整體平差,采用1975年IUGG第十六屆大會推薦的參考橢球參數(shù),我國建立了1980西安坐標系,1980西安坐標系在我國經(jīng)濟建設、國防建設和科學研究中發(fā)揮了巨大作用。

上世紀八九十年代以來,國際上通行以地球質量中心作為坐標系原點,采用以地球質心為大地坐標系的原點,可以更好地闡明地球上各種地理和物理現(xiàn)象, 特別是空間物體的運動,F(xiàn)在利用空間技術所得到的定位和影像等成果,都是以地心坐標系為參照系。采用地心坐標系可以充分利用現(xiàn)代最新科技成果,為國家信息現(xiàn)代化服務。

上世紀80年代以來,以全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)為主的現(xiàn)代空間定位技術快速發(fā)展,導致國際上獲得位置的測量技術和方法迅速變革。目前我國導航定位也普遍采用了衛(wèi)星導航定位技術。隨著改革開放不斷深入,我國航天、民航、海事、海洋、交通、地震、水利、建設、規(guī)劃、地質調查、國土資源管理等部門的應用也提出了直接采用地心坐標系的需求。因此,國家測繪局會同有關部門,在充分調研十幾個國務院部委的基礎上,對我國采用地心坐標系必要性、科學性、可行性進行了深入研究,認為目前技術條件、實施條件已經(jīng)具備,實施方案科學可行。

采用2000國家大地坐標系的必要性

    現(xiàn)行的大地坐標系歷經(jīng)50年,對國民經(jīng)濟建設作出了重大的貢獻,效益顯著。但其成果受技術條件制約,精度偏低、無法滿足新技術的要求?臻g技術的發(fā)展成熟與廣泛應用迫切要求國家提供高精度、地心、動態(tài)、實用、統(tǒng)一的大地坐標系作為各項社會經(jīng)濟活動的基礎性保障。

    但從目前技術和應用方面來看,現(xiàn)行坐標系具有一定的局限性,已不適應發(fā)展的需要。主要表現(xiàn)在以下幾點。
1.二維坐標系統(tǒng)。1980西安坐標系是經(jīng)典大地測量成果的歸算及其應用,它的表現(xiàn)形式為平面的二維坐標。用現(xiàn)行坐標系只能提供點位平面坐標,而且表示兩點之間的距離精確度也比用現(xiàn)代手段測得的低10倍左右。高精度、三維與低精度、二維之間的矛盾是無法協(xié)調的。比如將衛(wèi)星導航技術獲得的高精度的點的三維坐標表示在現(xiàn)有地圖上,不僅會造成點位信息的損失(三維空間信息只表示為二維平面位置),同時也將造成精度上的損失。
2.參考橢球參數(shù)。隨著科學技術的發(fā)展,國際上對參考橢球的參數(shù)已進行了多次更新和改善。1980西安坐標系所采用的IAG1975橢球,其長半軸要比現(xiàn)在國際公認的WGS84橢球長半軸的值大3米左右,而這可能引起地表長度誤差達10倍左右。
3.隨著經(jīng)濟建設的發(fā)展和科技的進步,維持非地心坐標系下的實際點位坐標不變的難度加大,維持非地心坐標系的技術也逐步被新技術所取代。
4.橢球短半軸指向。1980西安坐標系采用指向JYD1968.0極原點,與國際上通用的地面坐標系如ITRS,或與GPS定位中采用的WGS84等橢球短軸的指向(BIH1984.0)不同。
     天文大地控制網(wǎng)是現(xiàn)行坐標系的具體實現(xiàn),也是國家大地基準服務于用戶最根本最實際的途徑。
     面對空間技術、信息技術及其應用技術的迅猛發(fā)展和廣泛普及,在創(chuàng)建數(shù)字地球、數(shù)字中國的過程中,需要一個以全球參考基準框架為背景的、全國統(tǒng)一的、協(xié)調一致的坐標系統(tǒng)來處理國家、區(qū)域、海洋與全球化的資源、環(huán)境、社會和信息等問題。單純采用目前參心、二維、低精度、靜態(tài)的大地坐標系統(tǒng)和相應的基礎設施作為我國現(xiàn)行應用的測繪基準,必然會帶來愈來愈多不協(xié)調問題,產(chǎn)生眾多矛盾,制約高新技術的應用。
    若現(xiàn)在仍采用現(xiàn)行的二維、非地心的坐標系,不僅制約了地理空間信息的精確表達和各種先進的空間技術的廣泛應用,無法全面滿足當今氣象、地震、水利、交通等部門對高精度測繪地理信息服務的要求,而且也不利于與國際上民航與海圖的有效銜接,因此采用地心坐標系已勢在必行。

采用2000國家大地坐標系的意義

2000國家大地坐標系的科學性、先進性和實用性是顯而易見的。我國采用2000國家大地坐標系,對滿足國民經(jīng)濟建設、社會發(fā)展、國防建設和科學研究的需求,有著十分重要的意義。
1.采用2000國家大地坐標系具有科學意義,隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會的進步,我國航天、海洋、地震、氣象、水利、建設、規(guī)劃、地質調查、國土資源管理等領域的科學研究需要一個以全球參考基準為背景的、全國統(tǒng)一的、協(xié)調一致的坐標系統(tǒng),來處理國家、區(qū)域、海洋與全球化的資源、環(huán)境、社會和信息等問題,需要采用定義更加科學、原點位于地球質量中心的三維國家大地坐標系。
2.采用2000國家大地坐標系可對國民經(jīng)濟建設、社會發(fā)展產(chǎn)生巨大的社會效益。采用2000國家大地坐標系,有利于應用于防災減災、公共應急與預警系統(tǒng)的建設和維護。
3.采用2000國家大地坐標系將進一步促進遙感技術在我國的廣泛應用,發(fā)揮其在資源和生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測方面的作用。比如汶川大地震發(fā)生后,以國內外遙感衛(wèi)星等科學手段為抗震救災分析及救援提供了大量的基礎信息,顯示出科技抗震救災的威力,而這些遙感衛(wèi)星資料都是基于地心坐標系。
4.采用2000國家大地坐標系也是保障交通運輸、航海等安全的需要。車載、船載實時定位獲取的精確的三維坐標,能夠準確地反映其精確地理位置,配以導航地圖,可以實時確定位置、選擇最佳路徑、避讓障礙,保障交通安全。隨著我國航空運營能力的不斷提高和港口吞吐量的迅速增加,采用2000國家大地坐標系可保障航空和航海的安全。
5.衛(wèi)星導航技術與通信、遙感和電子消費產(chǎn)品不斷融合,將會創(chuàng)造出更多新產(chǎn)品和新服務,市場前景更為看好,F(xiàn)已有相當一批企業(yè)介入到相關制造及運營服務業(yè),并可望在近期形成較大規(guī)模的新興高技術產(chǎn)業(yè)。衛(wèi)星導航系統(tǒng)與GIS的結合使得計算機信息為基礎的智能導航技術,如車載GPS導航系統(tǒng)和移動目標定位系統(tǒng)應運而生。移動手持設備如移動電話和PDA已經(jīng)有了非常廣泛的使用。
對國民經(jīng)濟的影響
應用現(xiàn)代空間技術進行地形圖

測繪和定位,可以大幅度提高點位表達的準確性,并且可以快速獲取精確的三維地心坐標;可以提高測量精度和工作效率;可廣泛地應用于數(shù)字農(nóng)業(yè)、數(shù)字林業(yè),智能交通(車輛的導航、調度與監(jiān)控),以及民航(飛機的導航、調度與監(jiān)控)、海事(船舶的導航、調度與監(jiān)控)、水利(數(shù)字黃河和數(shù)字長江)、漁政部門、城市物流(城市精細管理中的基于位置服務)、突發(fā)事故預警與快速響應系統(tǒng)、通信供電網(wǎng)絡維護系統(tǒng)、旅游、科學考察與探險等。