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2000中国大地坐标系来了
日期:2017-10-18 15:59:33

  《解放军报》10月15日发布消息称,解放军军事测绘导航建设发展迈上新台阶,2018年将全面完成旧坐标系向2000中国大地坐标系的转换,为全域战场提供新一代时空基准。

  拿一张2000年的北京地图,您连北京五环都找不着。18年前的大地坐标系,为何至今还未全面应用?本文告诉您答案。

  一、什么是大地坐标系?

  简单说,就是用数学建模的方法,确定一个符合地球地理特征的几何椭球体(学名“参考椭球”),再以参考椭球基准建立一个坐标系,用经度、纬度和高度描述地球地面点的空间位置。

  这个数学建模过程极其复杂,说了您也听不懂,此处就不赘述了。其实,小编也不懂。

  您只需要知道,在2000版中国大地坐标系确定之前,我国采用的参考椭球还是1975年国际大地测量与地球物理联合会(IUGG)在巴黎会议推荐的椭球体——考虑到地球持续的自转公转和地质活动变化,一个球用了25年,大概早就变形了。

  二、大地坐标系有何用途?

  简单说,大地坐标系就是我们生活的时空基准。它规定了地球在2000.0历元的点坐标、速度,并由此测算出我们目前所处的时间和地理坐标。大地坐标系是地理测绘的基础,没有坐标系,就无法绘制基本比例尺地图。

  大地坐标系让“数字化生存”得以实现。从某种意义上说,我们正是在这个坐标系上才得以存在。所谓“庄生晓梦迷蝴蝶”,就是因为庄子他老人家搞不清楚自己和蝴蝶的时空信息,所以才发生了“孰我孰蝶”的错觉。

  大地坐标系让“信息化战争”走向现实。以高精度制导为标志的现代战争,完全依赖于高精度的时空基准。GPS、北斗、格洛纳斯等导航系统与大地坐标系互为支撑,卫星的发射测控依赖于精确的大地坐标,星载冷原子钟又为大地坐标系提供时空基准。

  常用的大地坐标系统有三类,即参心坐标系统、地心坐标系统和地方独立坐标系统。其中,地心坐标系是以地球质心为原点建立的空间直角坐标系。它是为满足远程武器和航空航天技术发展需要而建立的一种大地坐标系统。

  上世纪50年代,人造地球卫星和远程弹道武器出现后,为了描述它们在空间的位置和运动,确定地面发射站和跟踪站的位置,都必须采用地心坐标系。

  上世纪70年代起,我国相继建立了1978地心坐标系(DX-1), 1988地心坐标系(DX-2),用于航天发射和导弹武器试验。

  地心坐标系的精度依赖于地心位置的精确测定,而测定地球质心位置极其复杂,由于地球重力场数据很不完备,重力测量法测得的地心精度一般在10米上下。常用的卫星测量法、坐标换算法等,则可以将精度提高到3-5米。

  前段时间去世的中国青年科学家黄大年,就是地球重力场研究领域的顶尖专家。国内媒体宣传称,他的回国让某国航母编队后退数百海里,详情不得而知,料应与地球重力场研究取得突破有关。

  三、如何确立大地坐标系?

  第一步,建立一个能够准确描述地球特征的椭球模型;第二步,对椭球进行空间定位,包括空间位置、地轴指向等;第三步,确定坐标系的原点即大地起算数据。

  说起来简单,其实步步维艰。除了大家熟知的人工大地测量、地理测绘手段外,在人工测量难以抵达的地方,还要用到航空航天测绘、深海测量等现代技术手段。

  军报最新报道披露,我国发射的“天绘”系列卫星测绘手段建设稳步推进,测绘成果已达到国际同等级卫星工程水平。

  四、我国大地坐标系的建设历程

  1.1954北京坐标系

  新中国成立后,我国以前苏联克拉索夫斯基椭球为参考椭球,与前苏联1942年坐标系进行联测,通过计算建立了我国大地坐标系,定名为1954年北京坐标系(BJ54)。它的大地原点不在北京,而是在前苏联的普尔科沃。因而,1954年北京坐标系实际上是1942年前苏联大地坐标系的延伸。

  2.1980西安坐标系

  1978年4月,我国在西安召开全国天文大地网平差会议,确定重新定位,建立我国新的坐标系。该坐标系使用的是1975年国际大地测量与地球物理联合会(IUGG)在巴黎会议推荐的椭球体,大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇,基准面采用青岛大港验潮站1952-1979年确定的黄海平均海水面(即1985国家高程基准)。

  3.2000中国大地坐标系

  20世纪末至21世纪初,我国在地壳运动观测网络、全国UPS一/二级网和全国UPS A/B级网等整体平差的基础上,建立了新的中国大地坐标系。

  新的参考椭球长半轴为6378137m,短半轴6356752.31414m,扁率1/298.257222101,原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心,比以往的参考椭球更加精准。

  2008年4月,经国务院批准,自2008年7月1日起,中国开始启用2000国家大地坐标系。但由于启用新一代国家大地坐标系,涉及到测绘行业的方方面面,还涉及到社会公众对新坐标系的认知与使用等。此外,大地坐标系并非一劳永逸的工程,需要长期维持和不断更新。

  所以,2000中国大地坐标系的建立只是一个里程碑,并非终点站。但无论如何,新版大地坐标系将使我们的“东风速递”投送更加精确,这是一定的。


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