浅谈54北京坐标系和80西安坐标系

1浅谈54北京坐标系和80西安坐标系1954年北京坐标系和1980年西安坐标系为我国法定的国家大地坐标系，在测绘和工程建设中广泛应用，共存已持续了数十年。它们既有联系又有区别。1954年北京坐标系是我国目前采用较为广泛的一种大地测量坐标系,采用前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行的联测，在1954年完成测定工作，通过计算建立的我国大地坐标系，它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。基准面采用“1956年黄海平均海水面”1980年西安坐标系是为了适应大地测量发展的需要,从政治和技术两方面的因素考虑，建立的新的国家大地坐标系。它采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980国家大地坐标系（也称1980西安坐标系）。基准面采用1985国家高程基准。今后，测绘工作将统一使用80西安坐标系。一、1954年北京坐标系和1980年西安坐标系的联系54年北京坐标系和80年西安坐标系均属参心大地坐标系，80西安大地坐标系是1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议后，在1954北京坐标系的基础上，经过全国天文大地网统一平差,提供的全国统一、精度较高的国家大地坐标系的控制点坐标。二、1954年北京坐标系和1980年西安坐标系的区别1954年北京坐标系和1980年西安坐标系的本质区别在于测量精度。（一）54年北京坐标系1、采用参数2（1）采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数，长半轴a=6378245m；短半轴扁率α=1：298.3。（2）大地原点在原苏联的普尔科沃；（3）采用多点定位法进行椭球定位；（4）高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面；（5）高程异常以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算数据。按我国天文水准路线推算而得。2、存在缺陷①椭球参数有较大误差，长半轴约大了108m；②参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，东部高程异常达67m；③几何和物理大地测量应用的参考面不统一；④定向不明确；⑤当时使用的仪器、测量方法的落后，致使在大面积长距离传递中误差累计较大，且系统只是进行了局部的平差。因而不可避免地出现一些矛盾和不够合理的地方。（二）80年西安坐标系1、采用参数①椭球体参数为：长半轴a=637814m；短半轴b=6356755.29m；扁率α=1：298.257；②大地原点设在我国陕西省泾阳县永乐镇；③椭球短轴平行于地球地轴（由地球质心指向1968.0JYD方向）；④起始子午面平行于格林威治天文台平均子午面；3⑤椭球面与似大地水准面在我国境内密合得最佳。2、主要优点其主要优点在于：1、椭球体参数精度高，地球椭球体元素，采用1975年国际大地测量和地球物理联合会推荐的更精确的参数，其中主要参数为：长半轴a=637814m；短半轴b=6356755.29m；扁率α=1：298.257。2、定位采用的椭球体面与我国大地水准面符合好，椭球定位以我国范围高程异常值平方和最小为原则求解参数，椭球面与我国大地水准面获得了较好的吻合。高程异常平均值由1954年北京坐标系的29m减至10m，最大值出现在西藏的西南角（+40m），全国广大地区多数在15m以内。3、全国整体平差，消除了分区局部平差对控制的影响，提高了平差结果的精度。4、大地原点选择在我国中部，缩短了推算大地坐标的路程，减少了推算误差的积累。三、坐标系统转换和图纸改造由于新旧椭球参数不同，参心所在位置也不同，在高斯平面上其纵横坐标轴不重合，因此地形图上各点在两坐标系统下x，y均有一差值，必须在高斯平面上将北京54坐标系转换到西安80坐标系。北京54坐标地形图转换到西安80坐标地形图，就是对每幅旧地图上求出测图控制点的新旧坐标系统之高斯平面坐标的差值，即改正量，通过这些改正量，在旧图上建立新系统的公里网线确定新的图廓点，使之成为一幅新图。新旧地形图转换方法分为两步：第一步：坐标系统转换，其方法如下：1、大地坐标转换4式中△e2为第一偏心率平方之差；a，e2分别为克氏椭球的长半径和第一偏心率的平方；L，B为这个点的大地经纬度；△x，△y，△z为两椭球参心的差值。则这个点在1980西安坐标系中的大地坐标为：2、根据Ｂ80，Ｌ80采用高斯投影正算公式计算Ｘ80，Ｙ80高斯投影正算公式为：式中x0＝C0B－cosB（c1sinB＋c2sin3B＋c3sin5B）；m0＝lcosB；l＝L－中央子午线经度值（弧度）；L，B为该点的经纬度值。上列二式中：3、求取转换改正量平差改正量的计算，1954年北京坐标系所提供的大地点成果没有经过整体平差，而1980西安坐标系提供的大地成果是经过整体平差的数据，5所以新旧系统转换还要考虑平差改正量的问题。计算平差改正量比较麻烦，没有一定的数学模式，不同地区，平差改正量差别很大，在我国中部某些地区，平差改正量在1m以下，而在东北地区的某些图幅则在10m以上。在实际计算中，根据这些差值和它们的大地坐标在全国分幅图上分别绘制两张平差改正量分布图（即dx，dy分布图），在分布图上可以直接内插出任何图幅内所求点的平差改正量，即ＤＸ2，ＤＹ2。根据转换改正量和平差改正量按下列公式计算总改正量：式中ＤＸ1，ＤＹ1为新旧坐标系的转换改正量，ＤＸ2，ＤＹ2为控制点经整体平差后的平差改正量。总改正量（DX，DY）就是新旧坐标系统地形图转换的基础数据。第二步：改造旧地形图按上面给出的总改正量在地形图上移动公里网线，对我国而言地形图由北京54至西安80转换，其改正量DX，DY均为负值，故只要将公里网线北移│DX/M│，东移│DY/M│（M为比例尺分母），则移动后的公里网格就是新系统图幅的公共坐标格网。二00九年十二月