據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界的坐標(biāo)系統(tǒng)有140多個(gè)。目前在我國存在著三類常用的大地坐標(biāo)系統(tǒng)，即參心坐標(biāo)系統(tǒng)、地方獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)和地心坐標(biāo)系統(tǒng)。這些大地坐標(biāo)系滿足了我國各行各業(yè)在各自發(fā)展階段的不同需求，但在實(shí)際使用中，程度不同的存在一些問題。特別是隨著高精度衛(wèi)星定位技術(shù)的廣泛應(yīng)用，目前的大地坐標(biāo)系統(tǒng)已不能滿足當(dāng)前和今后發(fā)展的需要，改善和更新國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)的任務(wù)已擺在了測繪工作者面前。

 

  參心坐標(biāo)系是在參考橢球內(nèi)建立的O-XYZ坐標(biāo)系。原點(diǎn)O為參考橢球的幾何中心，X軸與赤道面和首子午面的交線重合，向東為正。Z軸與旋轉(zhuǎn)橢球的短軸重合，向北為正。Y軸與XZ平面垂直構(gòu)成右手系。

  參心坐標(biāo)系是我國基本測圖和常規(guī)大地測量的基礎(chǔ)。自新中國建立后，國家就著手建立新的統(tǒng)一的國家坐標(biāo)系，由于技術(shù)條件和交通條件的限制，要在全國建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系其工作量是相當(dāng)艱辛和巨大，經(jīng)過測繪系統(tǒng)近四年的努力，我國擴(kuò)展和延伸了前蘇聯(lián)坐標(biāo)的1942年坐標(biāo)系，于1954年首次建立了我國統(tǒng)一的國家大地坐標(biāo)系“1954年北京坐標(biāo)系”。60年代初，北京系首級(jí)網(wǎng)也基本覆蓋了我國的大部分地區(qū)。1980年“北京坐標(biāo)系”改算為“1980西安坐標(biāo)系”，“西安坐標(biāo)系”首級(jí)坐標(biāo)網(wǎng)和加密已覆蓋全國。

  經(jīng)過天文大地網(wǎng)整體平差后，我國目前形成了三種參心坐標(biāo)系，即1954年北京坐標(biāo)系（局部平差成果），1980年西安坐標(biāo)系和1954年北京坐標(biāo)系（整體平差轉(zhuǎn)換值）。這三種參心坐標(biāo)系目前均在使用，預(yù)計(jì)在今后較長一段時(shí)間還將并存。

 

  地方獨(dú)立坐標(biāo)系是各個(gè)地方根據(jù)自己的實(shí)際需求建立的O-XYZ坐標(biāo)系。原點(diǎn)O有些是實(shí)際中的點(diǎn)，有些是假設(shè)的。三軸方向根據(jù)地方實(shí)際情況確定。

  在50年代初舊中國遺留的舊坐標(biāo)和殘缺不全的地圖資料在城市中基本被廢除，為了恢復(fù)工業(yè)建設(shè)和城市建設(shè)、編制城市發(fā)展規(guī)劃，在國家坐標(biāo)系未完成之前，在我國大、中城市建立了完全互不相干的城市獨(dú)立坐標(biāo)系，滿足恢復(fù)建設(shè)的需要，在“1954年北京坐標(biāo)系”建立后，各城市“獨(dú)立坐標(biāo)系”與“北京坐標(biāo)系”進(jìn)行了連測，但基于當(dāng)時(shí)的政治局勢，也有意將城市坐標(biāo)系進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，形成了上百個(gè)一直沿用至今的城市“獨(dú)立坐標(biāo)系”。

  我國已進(jìn)入現(xiàn)代化社會(huì)，各種跨行業(yè)行政區(qū)域的工程越來越多，如連接城市之間的各種道路工程、供電、通訊線工程、水利工程、災(zāi)害預(yù)防工程等，這些跨行政區(qū)域的工程全部使用國家坐標(biāo)系來進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、施工和管理的，但是現(xiàn)在的狀況是這些工程一旦進(jìn)入城市區(qū)域，因使用的坐標(biāo)系與城市獨(dú)立坐標(biāo)系不同，資料不能拼接，給工程建設(shè)部門和城市規(guī)劃部門帶來許多困難，往往在選線、設(shè)計(jì)時(shí)要花很多的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間去協(xié)調(diào)、整理兩個(gè)不同坐標(biāo)系資料，在后期的管理中也是分別用兩個(gè)坐標(biāo)系進(jìn)行管理，暴露出資料不全、重合點(diǎn)處理不當(dāng)、網(wǎng)形結(jié)構(gòu)太差等諸多矛盾和弊病。如果要建立城市地理信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)根本就沒有辦法統(tǒng)一，地理信息系統(tǒng)怎樣建成，談何應(yīng)用？

  隨著技術(shù)的發(fā)展，獨(dú)立坐標(biāo)系的區(qū)域性割據(jù)已嚴(yán)重影響到先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在不遠(yuǎn)的將來，它將退出歷史舞臺(tái)。

 

  地心坐標(biāo)系是在大地體內(nèi)建立的O-XYZ坐標(biāo)系。原點(diǎn)O設(shè)在大地體的質(zhì)量中心，用相互垂直的X，Y，Z三個(gè)軸來表示，X軸與首子午面與赤道面的交線重合，向東為正。Z軸與地球旋轉(zhuǎn)軸重合，向北為正。Y軸與XZ平面垂直構(gòu)成右手系。

  地心坐標(biāo)系是為了滿足遠(yuǎn)程武器和航天技術(shù)發(fā)展需要而建立的一種大地坐標(biāo)系統(tǒng)。從70年代起，我國先后在1978年和1988年綜合利用國內(nèi)外天文、重力和人衛(wèi)觀測資料，分別推算出《DX-1》和《DX-2》轉(zhuǎn)換參數(shù)，利用這組轉(zhuǎn)換參數(shù)，可以將1954年北京坐標(biāo)系坐標(biāo)、1980年西安坐標(biāo)和1982年北京坐標(biāo)系化算為地心坐標(biāo)系坐標(biāo)。

  80年代中期，GPS定位技術(shù)在全國范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，它采用了1984年世界大地坐標(biāo)（WGS-84）或國際地球參考系（ITRS），它們的地心坐標(biāo)精度分別達(dá)到了米級(jí)和厘米級(jí)。

  《DX-1》和《DX-2》兩種地心坐標(biāo)系統(tǒng)當(dāng)前只在少數(shù)部門使用，而世界大地坐標(biāo)（WGS-84）或國際地球參考系（ITRS）兩種地心坐標(biāo)系已廣泛用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中。

  由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全球性，它的點(diǎn)位坐標(biāo)易于獲得，加之定位的高精度，空間數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一，為“3S”技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。因此現(xiàn)在人們傾向于用地心坐標(biāo)系來代替參心坐標(biāo)系和地方獨(dú)立坐標(biāo)系。

 

  三類坐標(biāo)系統(tǒng)各有特定的服務(wù)對(duì)象和使用范圍，它們?cè)趪�家的�?jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)中均發(fā)揮了重要作用。但是隨著大地測量技術(shù)的日益發(fā)展，它們與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和全球化趨勢也日益不相適應(yīng)，在實(shí)際使用中存在著一些問題，主要表現(xiàn)在：

（1）我國目前使用的三個(gè)參心坐標(biāo)系、地方獨(dú)立坐標(biāo)系和兩個(gè)地心坐標(biāo)系都是依據(jù)80年代中期以前的測量資料建立的，它們?cè)谧鴺?biāo)維數(shù)、精度和框架方面已經(jīng)不能滿足用戶的需求，也不能適應(yīng)現(xiàn)代的三維定位技術(shù)。