國家2000大地坐標(biāo)系與現(xiàn)行坐標(biāo)系的關(guān)系
大地坐標(biāo)系是測量制作地形圖的基礎(chǔ),大地坐標(biāo)系的變化必然會導(dǎo)致地形圖元素的位置變化。一般來說,局部坐標(biāo)系的起源大大偏離地心(接近200米)。
2000國家大地坐標(biāo)系對現(xiàn)有地圖的影響
大地坐標(biāo)系是測量制作地形圖的基礎(chǔ),大地坐標(biāo)系的變化必然會導(dǎo)致地形圖元素的位置變化。一般來說,局部坐標(biāo)系的起源大大偏離地心(接近200米)。無論是1954年北京坐標(biāo)系還是1980年西安坐標(biāo)系的地形圖,使用地心坐標(biāo)系后都需要適當(dāng)糾正。
計算結(jié)果顯示,1954年北京坐標(biāo)系改為2000國家大地坐標(biāo)系。在56°N~16°N和72°E~135°E范圍,如果不考慮橢球的差異,1954年北京坐標(biāo)系下的地圖轉(zhuǎn)換為2000系下圖幅平移量為:X平移量為-29~62m,Y方向的平移量為-562m~+84m。1980西安坐標(biāo)系下的X平移量為-9~+43m,Y方向的平移量為+76~+119m。因此,坐標(biāo)系更換在1:25萬以大比例尺地形圖中點(diǎn)(含圖廓點(diǎn))的地理位置變化值已大于制圖精度,必須重新標(biāo)記。
對于1:25萬小地形圖,坐標(biāo)系更換引起的圖廓點(diǎn)坐標(biāo)變化,圖廓線長度和方位的變化在繪圖精度內(nèi)可以忽略,對1的影響可以忽略:25萬比例尺地形圖,考慮到實(shí)際成圖精度,實(shí)際轉(zhuǎn)換時不需要考慮轉(zhuǎn)換。
根據(jù)實(shí)際計算,由坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換引起的各種比例尺地形圖的長度(包括圖形線的長度)和方位變化在繪圖精度范圍內(nèi),可以忽略不計。也就是說,使用地心坐標(biāo)系時,只移動圖幅的圖形廓點(diǎn),圖形廓線與原圖形廓線平行,坐標(biāo)系的變化不改變圖幅中任何兩個物體之間的位置關(guān)系。
WGS84坐標(biāo)系與2000國家大地坐標(biāo)系的關(guān)系
在定義方面,2000年國家地球坐標(biāo)系與WGS84一致,即坐標(biāo)系的起源、規(guī)模、方向和定向演變的定義是相同的。兩個坐標(biāo)系使用的參考橢球也非常相似,只有扁平度略有差異。在實(shí)際點(diǎn)表示中,只考慮橢球的差異,結(jié)果是一致的,但由于2000年國家地球坐標(biāo)系坐標(biāo)定義在2000年,大多數(shù)應(yīng)用實(shí)際上是不同的時間定位,因?yàn)榈厍虬宀粩嘁苿樱煌瑫r間地球不同板塊的實(shí)際位置正在改變,偏離了2000年的位置。
因此,不同時間定位得到的WGS84坐標(biāo)并不是嚴(yán)格意義上的2000國家地球坐標(biāo)系。例如,與2000年國家地球坐標(biāo)系相比,基于當(dāng)前框架的歷元(如2009年)坐標(biāo)值差為0.6m。但對于1:1萬以小比例尺的應(yīng)用,可以簡單近似地認(rèn)為是同一坐標(biāo)系。
GNSS后處理定位結(jié)果與2000國家大地坐標(biāo)關(guān)系關(guān)系
高精度GNSS定位軟件處理得到的站點(diǎn)坐標(biāo)與觀測時刻衛(wèi)星日歷定義的基準(zhǔn)相同。衛(wèi)星在不同的時間段使用不同的ITRF框架,但不同框架之間較大的差異是厘米級。差異主要體現(xiàn)在板塊運(yùn)動引起的點(diǎn)位變化上。站點(diǎn)位于不同板塊,與板塊一起運(yùn)動。如果按照中國平均點(diǎn)運(yùn)動速率為2-3cm/年,按10年算,點(diǎn)位相距定義時點(diǎn)坐標(biāo)已變化了20-30cm。
因此,GNSS后處理得到的站點(diǎn)坐標(biāo)需要考慮點(diǎn)位移動速率才能得到2000國家大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)。
坐標(biāo)系變化對圖幅點(diǎn)間距的影響
不同坐標(biāo)系之間橢球體的變化在不同區(qū)域、不同幅度、相同幅度的不同位置是不均勻的,但鑒于不均衡差異很小,因此對于1:5萬以至1: 1萬幅地形圖的數(shù)據(jù)精度而言,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后,圖廓邊長與圖幅內(nèi)不同點(diǎn)之間的相對距離保持不變。
不同橢球變化對圖幅的影響
1954年,北京坐標(biāo)系到1980年西安坐標(biāo)系或2000年國家坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換必須在考慮坐標(biāo)平移參數(shù)時進(jìn)行橢球體之間的轉(zhuǎn)換;1980年西安坐標(biāo)系到2000年國家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,橢球體帶來的坐標(biāo)位移很小??紤]到空間數(shù)據(jù)庫的實(shí)際精度、轉(zhuǎn)換誤差和數(shù)據(jù)后處理,橢球體的轉(zhuǎn)換過程可以忽略不計;
1954年北京坐標(biāo)系、1980年西安坐標(biāo)系、2000年國家大地坐標(biāo)系下,空間上相同的經(jīng)緯度坐標(biāo)點(diǎn)有不同的大地平面坐標(biāo)(統(tǒng)一采用高斯投影6度分帶)。每個坐標(biāo)系下的地圖劃分不同于同一空間實(shí)體,因此原標(biāo)準(zhǔn)圖劃分不再具有原圖劃分的性質(zhì),如1:5萬幅數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后,對于其2000國家大地坐標(biāo)系下的標(biāo)準(zhǔn)幅度,圖幅四側(cè)會有兩個測量數(shù)據(jù)冗余,兩個測量數(shù)據(jù)不到邊;
1954年,北京坐標(biāo)系下的地圖轉(zhuǎn)換為2000系下圖的平移量為:X平移量為-29~-62m,Y方向的平移量為-56~+84m。對應(yīng)1:5萬圖廓平移量X約1.2mm、Y方向約1.7mm,X平移量為-9~+43m,Y方向的平移量為+76~+119m。對應(yīng)1:5萬圖幅圖廓平移量X方向約0.8mm、Y方向約2.4mm??梢姴煌鴺?biāo)系下轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)接邊與重合不容忽略;
2000年國家大地坐標(biāo)系基本比例尺地形圖更新,主要考慮點(diǎn)位變化速率對點(diǎn)表示圖上的影響精度是否大于允許范圍。我國平均點(diǎn)位變化率為3-4cm/年,距2000.0歷元時間跨度不同時,點(diǎn)位影響等級見下表:
基本比例尺地形圖上的實(shí)際精度主要為0.4mm,次要地點(diǎn)為0.7mm,對應(yīng)于相應(yīng)的比例尺,實(shí)際精度為:
10年后1:500、1:對于1000地圖來說,點(diǎn)位的變化已經(jīng)大于制圖精度,需要更新注意特定位置的變化,但1:500及1:1000項(xiàng)目和城市建設(shè)用圖,只關(guān)心地物的相對位置而不是特定位置,不能更新。1: 5000比例尺在50年后需要更新。1:10000則90年后才需要更新。
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