我国常用地心坐标系的现状与发展

刘光明; 胡煜; 沙峰; 谢国钧; 成伟

doi:10.12265/j.gnss.2021082701

我国常用地心坐标系的现状与发展

doi: 10.12265/j.gnss.2021082701

刘光明^1, ,,
胡煜¹,
沙峰²,
谢国钧¹,
成伟¹

1.
中科星图空间技术有限公司, 西安 710100
2.
陕西省军民融合信息中心, 西安 710100

详细信息

作者简介:
刘光明：(1976—)，男，硕士，副研究员，研究方向为时空基准与卫星导航定位

胡煜：(1976—)，男，硕士，正高级工程师，研究方向为遥感科学与数字地球

沙峰：(1978—)，男，工程师，研究方向为信息系统与遥感应用

谢国钧：(1986—)，男，博士，高级工程师，研究方向为地理信息系统开发与应用

成伟：(1982—)，男，硕士，工程师，研究方向为计算机科学与遥感应用

通讯作者:
刘光明 E-mail: xianlgm@163.com

中图分类号: P228
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2021-08-27
- 网络出版日期: 2022-02-23

The current situation and development of the commonly-used geocentric coordinate system in China

1.
Geovis Spatial Technology Co., Ltd., Xi’an 710100, China
2.
Shaanxi Provincial Military-civilian Integration Information Center, Xi’an 710100, China

摘要

摘要: 针对我国常用地心坐标系CGCS2000、北斗坐标系(BDCS)和WGS-84坐标系的现状，对三种坐标系之前的联系与区别进行了辨析，指出了各自存在的问题与局限性，并参考国外经验，对我国的CGCS2000坐标系和BDCS坐标系的进一步发展提出了建议. CTRF2000建立至今已超过20年，不具备现势性，更适用于要求统一性和稳定性的二维坐标应用场景，因此，应持续进行维持，进行定期更新. 我国已有上万个连续运行参考站(CORS)，有条件也有必要建立我国境内的准实时参考框架，用于更高精度的三维坐标应用场景. 长期以来，习惯于把全球导航卫星系统(GNSS)测得的坐标都叫作WGS-84坐标系. 在生产实践中应重点关心地心坐标的三要素：精度、历元和框架. BDCS坐标系与WGS-84坐标系没有本质区别，借鉴美国地理空间情报局(NGA)的做法，对BDCS坐标系地基和天基参考框架的概念进行扩展，使BDCS坐标系同时具备全球性、现势性和精准性. 概念扩展后的BDCS参考框架的作用相当于“WGS-84+IGS”. 在数字地球、3S集成、智慧城市等应用中，可采用CGCS2000和BDCS坐标系双基准服务. 以CGCS2000为基础底图的基准，在高精度应用中使用扩展后的BDCS坐标系基准，可兼顾标准性和现势性，并满足全球化和精准化需求.
- CGCS2000坐标系 /
- 北斗坐标系(BDCS) /
- 1984世界大地测量系统 /
- 参考框架 /
- 地心坐标系
Abstract: In this paper, the current status of CGCS2000, BeiDou coordinate system (BDCS) and WGS-84 coordinate system in common use in China is introduced, the connection and difference between them are analyzed, the existing problems and limitations are pointed out, and some suggestions for the further development of CGCS2000 and BDCS in China are put forward by referring to foreign experience. CGCS2000 reference frame has been established for more than 20 years. It is not current and is more suitable for 2D coordinate application scenarios requiring unity and stability. Therefore, it should be maintained continuously and updated regularly. There are tens of thousands of continuously operating refererce station (CORS) in China, and it is necessary and conditional to establish a real-time reference frame in China for higher precision 3D coordinate application scenarios. For a long time, people used to refer to the Global Navigation Satelite system (GNSS) coordinates as WGS-84, which became synonymous with the geocentric coordinate system. In production practice, it is not important which coordinate system a geocentric coordinate belongs to, but the three elements of a geocentric coordinate must be focused on, such as precision, calendar element and frame. There is no essential difference between BDCS and WGS-84. Based on the practice of NGA, the concept of BDCS ground-based and space-based reference frame is expanded to make BDCS global, current and accurate at the same time. The role of the BDCS reference framework after concept extension is equivalent to “WGS84+IGS”. In digital Earth, 3S integration, smart city and other applications, CGCS2000 and BDCS dual benchmark services can be adopted. Based on THE CGCS2000 base map, the expanded BDCS benchmark can be used in high-precision applications, which can take into account the standards and the current situation, and meet the needs of globalization and precision.
- China geodetic coordinate system 2000 /
- BeiDou coordinate system (BDCS) /
- world geodetic system 1984 /
- reference frame /
- geocentric coordinate system

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表 1 G1762与G2139之间的框架转换参数

X 平移/cm	Y 平移/cm	Z 平移/cm	X 旋转/mas	Y 旋转/mas	Z 旋转/mas	尺度因子/ppb
0.58	−0.64	0.07	0.08	0.04	0.12	−4.40

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表 2 BDCS与ITRF2014坐标系之间的框架转换参数

X 平移/mm	Y 平移/mm	Z 平移/mm	X 旋转/mas	Y 旋转/mas	Z 旋转/mas	尺度因子/ppb
−0.370	1.120	−0.550	0.010	−0.020	0.050	0.011

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表 3 CGCS2000与BDCS参考框架比较

	CGCS2000	BDCS（现行）		BDCS（扩展）
	地基框架	地基框架	天基框架	地基框架	天基框架
现势精度	水平8 cm，高程50 cm	1 cm	1 m	1 cm	5 cm
参考框架	2500控制点	8个监测站	广播星历	100多跟踪站	精密星历
覆盖区域	国内	国内	全球	全球	全球
更新周期	30 a	1 a	1天	1 a	1天
现势性	2000.0	当年	当天	当年	当天
可用性	可联测	不可联测	可下载	可联测	可下载
对准的框架	ITRF97	ITRF2014	ITRF2014	ITRF2014	ITRF2014

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