【干货】CGCS2000与WGS84、北斗坐标系的区别

摘要

CGCS2000和1954或1980坐标系，在定义和实现上有根本区别。局部坐标和地心坐标之间的变换是不可避免的。坐标变换通过联合平差来实现。当采用模型变换时，变换模型的选择应依据精度要求而定。

CGCS2000是中国2000国家大地坐标系的缩写，该坐标系是通过中国GNSS 连续运行基准站、 空间大地控制网以及天文大地网联合平差建立的地心大地坐标系统。2000国家大地坐标系以ITRF 97 参考框架为基准， 参考框架历元为2000.0。

CGCS2000坐标系原点和轴定义如下：原点为地球的质量中心；Z轴指向IERS参考极方向；X轴为IERS参考子午面与通过原点且同Z轴正交的赤道面的交线；Y轴完成右手地心地固直角坐标系。

2000国家大地坐标系的大地测量基本常数分别为: 长半轴 a = 6 378 137 m; 地球引力常数 GM =3.986004418×1014m3s-2; 扁率f = 1/ 298. 257 222 101;地球自转角速度X =7.292115×10-5rad s-1

与WGS84区别

CGCS2000的定义与WGS84实质一样，原点、尺度、定向均相同，都属于地心地固坐标系。采用的参考椭球非常接近。扁率差异引起椭球面上的纬度和高度变化最大达0.1mm。当前测量精度范围内，两者相容至cm级水平。

CGCS2000坐标是2000.0历元的瞬时坐标，而WGS84坐标是观测历元的动态坐标，两者都基于ITRF框架，可通过历元、框架转换进行换算。同样的点位及观测精度，GNSS接收机获取的WGS84坐标及CGCS2000坐标并不是只有厘米级的差异，而是因框架、历元差异产生的分米级的坐标差。历元归算到2000.0的WGS坐标，可以作为CGCS2000坐标使用。

WGS84坐标系由26个全球分布的监测站坐标来实现，不同版本的WGS84对应相应的ITRF版本和参考历元。

与北斗坐标系区别

北斗坐标系和WGS84坐标系类似，属于导航坐标系，其坐标是观测历元的动态坐标，与CGCS2000坐标系有2500多个框架点不同，北斗坐标系只有几个框架点，其更新周期短，测量精度低，而CGCS2000属于国家基础坐标系，更新周期往往长达几十年。但CGCS2000坐标系与北斗坐标系的定义、椭球是一致的。

与54系、80系区别

CGCS2000和1954或1980坐标系，在定义和实现上有根本区别。局部坐标和地心坐标之间的变换是不可避免的。坐标变换通过联合平差来实现。当采用模型变换时，变换模型的选择应依据精度要求而定。

测绘工作中采用的RTK、静态测量等属于相对定位，以地面已知控制点做起算，所以相对定位成果的历元和框架由控制点坐标的历元和框架决定；精密单点定位等绝对定位是以卫星星历作为起算数据，而卫星星历是利用地面监测站的卫星跟踪数据计算得到。

坐标框架体系建设历史及来源：20世纪50年代，为满足测绘工作的迫切需要 ，中国采用 了1954年北京坐标系。1954年之后，随着天文大地网布设任务的完成，通过天文大地网整体平差，于20世纪80年代初中国又建立了1980西安坐标系。1954北京坐标系和1980西安坐标系在中国的经济建设和国防建设中发挥了巨大作用。

随着情况的变化和时间的推移，上述两个以经典测量技术为基础的局部大地坐标系，已经不能适应科学技术特别是空间技术发展，不能适应中国经济建设和国防建设需要。中国大地坐标系的更新换代，是经济建设、国防建设、社会发展和科技发展的客观需要。

以地球质量中心为原点的地心大地坐标系，是21世纪空间时代全球通用的基本大地坐标系。以空间技术为基础的地心大地坐标系，是中国新一代大地坐标系的适宜选择。历经多年，中国测绘、地震部门和科学院有关单位为建立中国新一代大地坐标系作了大量基础性工作，20世纪末先后建成全国 GPS一、二级网，国家GPS A、B级网，中国地壳运动观测网络和许多地壳形变网，为地心大地坐标系的实现奠定了较好的基础。中国大地坐标系更新换代的条件也已具备。中国新一代大地坐标系建立的基本原则是：

1)坐标系应尽可能对准 ITRF(国际地球参考框架)；

2)坐标系应由空间大地网在某参考历元的坐标和速度体现；

3)参考椭球的定义参数选用长半轴、扁率、地球地心引力常数和地球角速度，其参数值采用 IUGG (国际大地测量与地球物理联合会)或 IERS(国际地球旋转与参考系服务局)的采用值或推荐值。

来源：测绘家