大地坐標系統(tǒng)及其應(yīng)用

前言

大地測量的主要任務(wù)是測量和描繪地球并監(jiān)測其變化，為人類活動提供相關(guān)的地球空間信息。為了表示、描繪和分析各種測量成果，必須建立統(tǒng)一的大地坐標系。隨著大地測量學的不斷發(fā)展，大地坐標系的建立和維護也隨著測量工具和技術(shù)方法的完善不斷取得突破性進展。和世界其他各國一樣，我國大地坐標系統(tǒng)的建立也經(jīng)歷了從局部參心坐標系統(tǒng)到全球地心坐標系統(tǒng)的漫長過程，包含了幾代大地測量工作者的艱辛勞動和創(chuàng)造。新中國成立之初，為了滿足國家經(jīng)濟建設(shè)與國防建設(shè)急需，我國大地測量工作者將我國東北呼瑪、吉拉林、東寧三個基線網(wǎng)與蘇聯(lián)遠東大地控制網(wǎng)相連接，通過局部平差，將蘇聯(lián)1942普爾科沃（Pulkovo）坐標系延伸至我國，建立了1954年北京坐標系。但該坐標系累積誤差和系統(tǒng)誤差較大，而且參考橢球與我國大地水準面密合程度較差，給實際應(yīng)用帶來了許多不便。為了適應(yīng)大地測量發(fā)展的需要，我國于1978年著手建立獨立自主的新的坐標系。新坐標系的大地原點設(shè)在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，相應(yīng)的坐標系稱為1980西安坐標系。除此之外，為了適應(yīng)當時條件下的測圖需要，我國有關(guān)部門在1980國家大地坐標系的基礎(chǔ)上，建立了1954年北京坐標系（整體平差轉(zhuǎn)換）。20世紀90年代以來，隨著空間大地測量技術(shù)的迅猛發(fā)展，建立新的、高精度的地心坐標系成為可能。在此期間，國際大地測量協(xié)會（IAG）適時向全球提供了全球地心坐標參考框架ITRF，世界各國也陸續(xù)更新和完善了各自的大地坐標系統(tǒng)及其相應(yīng)的坐標框架。為適應(yīng)全球地心坐標系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，我國大地測量工作者于2000年著手建立新的中國大地坐標系統(tǒng)（CGCS2000），并于2008年7月1日正式啟用。本書系統(tǒng)闡述了各種大地坐標系統(tǒng)及其相應(yīng)理論與方法，重點介紹了我國2000國家大地坐標系的建立及與各種參心坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并描述了CGCS2000與國際上GNSS所涉及的地心坐標系的關(guān)系及相互轉(zhuǎn)換，從應(yīng)用角度介紹了大地坐標系統(tǒng)變換和地圖投影變換，最后描述了時變大地坐標系統(tǒng)及其應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容。

內(nèi)容概要

本書全面系統(tǒng)地介紹了大地坐標系統(tǒng)基本理論及其應(yīng)用，分別對大地坐標基準、大地坐標系統(tǒng)、大地坐標參考框架等相關(guān)概念以及大地坐標系統(tǒng)的發(fā)展作了簡要介紹；對地球橢球理論、地球參考系統(tǒng)、國際大地測量坐標系統(tǒng)進行了較為全面的介紹；結(jié)合參心大地坐標系統(tǒng)對我國大地坐標系統(tǒng)進行了較為系統(tǒng)的闡述；為滿足我國地心坐標系統(tǒng)CGCS 2000的推廣應(yīng)用，本書除了介紹國家、區(qū)域地心坐標系統(tǒng)，還對CGCS 2000及其參考框架進行了重點介紹；從應(yīng)用角度系統(tǒng)介紹了大地坐標系統(tǒng)變換和地圖投影變換；最后系統(tǒng)概括了時變大地坐標系統(tǒng)及其應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容。本書在敘述上力求深入淺出，以方便讀者掌握大地坐標系統(tǒng)的相關(guān)理論和知識?！　”緯勺鳛楦叩仍盒y繪類本科生或相關(guān)專業(yè)研究生教材，也可作為測繪、交通、航空航天、地震、石油、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利等行業(yè)從事大地測量、衛(wèi)星定位導航、土地調(diào)查、遙感等生產(chǎn)和科研單位工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 緒論　1.1 現(xiàn)代大地測量時空基準　1.2 大地坐標系統(tǒng)發(fā)展概述　1.3 大地坐標系統(tǒng)應(yīng)用第2章 地球形狀與地球橢球理論　2.1 地球形狀的基本概念　2.2 地球橢球的基本性質(zhì)　2.3 地面觀測值歸算至橢球面　2.4 地球運動第3章 參考系統(tǒng)與時間系統(tǒng)　3.1 參考系統(tǒng)　3.2 天球參考系統(tǒng)　3.3 地球參考系統(tǒng)　3.4 站心參考系統(tǒng)　3.5 時間系統(tǒng)第4章 國際大地測量坐標系統(tǒng)　4.1 國際地球參考系統(tǒng)　4.2 1967大地測量參考系統(tǒng)　4.3 1980大地測量參考系統(tǒng)　4.4 國際地球參考框架　4.5 WGS世界大地坐標系　4.6 PZ－90坐標系第5章 國家和區(qū)域地心坐標系統(tǒng)　5.1 國家和區(qū)域地心坐標系統(tǒng)的建立　5.2 我國地心坐標系統(tǒng)　5.3 2000國家大地坐標系及其參考框架　5.4 其他國家和地區(qū)地心坐標系統(tǒng)第6章 參心大地坐標系統(tǒng)　6.1 參心坐標系統(tǒng)的建立　6.2 橢球的定位與定向　6.3 蘇聯(lián)1942年大地坐標系　6.4 1954年北京坐標系　6.5 1980西安坐標系　6.6 1954年北京坐標系（整體平差轉(zhuǎn)換值）　6.7 我國國家天文大地網(wǎng)第7章 大地坐標系統(tǒng)變換　7.1 坐標系統(tǒng)變換　7.2 常用大地坐標系統(tǒng)坐標變換　7.3 高程系統(tǒng)變換第8章 地圖投影變換　8.1 地圖投影變換的基本概念　8.2 高斯一克呂格投影　8.3 通用橫軸墨卡托投影與高斯投影簇　8.4 蘭勃特投影第9章 時變大地坐標系統(tǒng)　9.1 時變大地坐標基準　9.2 時變大地坐標框架的建立　9.3 時變大地坐標系統(tǒng)的應(yīng)用參考文獻附錄 本書引用的縮寫詞

章節(jié)摘錄

插圖：1980西安坐標系建立后，一致公認1980西安坐標系所具備的科學性、嚴密性和先進性，而原1954年北京坐標系提供的是局部平差成果，弊病較多，不宜再繼續(xù)采用。由于1980西安坐標系與1954年北京坐標系的橢球參數(shù)和定位均不同，大地控制點在兩坐標系中的坐標值存在較大差異，最大差值達100m以上，從而引起成果換算的不便和地形圖圖廓和方格網(wǎng)位置的變化，而當時已有的測繪成果大部分都基于1954年北京坐標系?？紤]30多年來測繪的歷史和現(xiàn)狀，及其實用性、可行性、經(jīng)濟效益，保證已有海量基本比例尺地形圖的使用，1954年北京坐標系（整體平差轉(zhuǎn)換值）就是在這種背景下產(chǎn)生的。我國最終通過天文大地網(wǎng)整體平差對1980西安坐標系進行平移轉(zhuǎn)換，作為過渡，產(chǎn)生了所謂的新1954年北京坐標系（整體平差轉(zhuǎn)換值）。將這樣一個參心大地坐標系取名1954年北京坐標系（整體平差轉(zhuǎn)換值）是由于該坐標系所提供坐標值和原1954年北京坐標系提供的坐標值差異不大，為了避免廣大使用人員混淆，仍用1954年北京坐標系命名；另外，鑒于是從1980西安坐標系整體平差成果轉(zhuǎn)換而來的，為了和原1954年北京坐標系加以區(qū)別，故用括號加注“整體平差轉(zhuǎn)換值”。它與建立經(jīng)典的大地坐標系的原理是有差別的，將這樣一個參心大地坐標系取名1954年北京坐標系（整體平差轉(zhuǎn)換值）是比較合適的。1954年北京坐標系（整體平差轉(zhuǎn)換值）采用了與1954年北京坐標系一樣的克拉索夫斯基橢球，精度與1980西安坐標系基本一致。該坐標系提供的成果，是在1980西安坐標系基礎(chǔ)上，將ILIGG1975年橢球改換成原1954年北京坐標系的克拉索夫斯基橢球，通過在空間三個坐標軸上進行平移轉(zhuǎn)換獲得的。因此，該坐標系成果不但體現(xiàn)了整體平差成果的優(yōu)越性，其精度和1980西安坐標系坐標精度一樣，克服了原1954年北京坐標系局部平差的缺點；

編輯推薦

大地坐標基準發(fā)展正處在傳統(tǒng)二維靜態(tài)向三維動態(tài)的過渡時期,《大地坐標系統(tǒng)及其應(yīng)用》跟蹤全球／區(qū)域地心坐標系統(tǒng)最新進展，介紹大地坐標系統(tǒng)建立有關(guān)理論方法、坐標變換及其應(yīng)用。

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