wgs-84坐标系和cgcs2000坐标系分别属于哪类坐标系啊?
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发布时间：2022-04-23 07:42
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时间：2022-04-25 02:55
wgs-84坐标系和cgcs2000坐标系分别属于哪类坐标系啊？于历史原因，业内普遍对WGS84坐标系存在一定程度的误解，诸多文献对WGS84坐标系的解释也比较含糊，给测绘、导航、遥感、地信等工作带来一定困扰。本文重点对CGCS2000坐标系与WGS84坐标系的关系和转换问题进行了较详细的总结、归纳和辨析。
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CGCS2000与WGS84关于坐标系原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的。
（1）CGCS2000：国家坐标系
CGCS2000坐标是2000.0历元的瞬时坐标，用于各种生产活动，强调统一性、规范性、自洽性、稳定性。
（2）WGS84：卫星导航坐标系
WGS84坐标是观测历元的动态坐标，用于导航，强调实时性、动态性。
两者用途不同，特点不同，但都统一于ITRS坐标系，都对准ITRF框架。可通过历元归算、框架转换互相转换。
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参心地固坐标系是通过参考椭球的定向、定位，先将椭球固定在地球上，然后将空间直角坐标系安放在椭球上。CGCS2000与WGS84坐标系都属于地心地固坐标系。地心地固坐标系直接将空间直角坐标系固定在地球上。坐标系的定义和参考框架的实现都与椭球无关。由于经纬度坐标使用起来更方便，因此引入一个椭球，安放在空间直角坐标系上。
（1）WGS84椭球与CGCS2000椭球都来自1980大地测量参考系统GRS80椭球，也都做了微小的改进；
（2）两个椭球仅扁率有微小差异，引起同一点的坐标差异小于0.105mm。
因此，在各类软件中如果没有CGCS2000坐标系选项，完全可用WGS84坐标系代替CGCS2000坐标系。在软件中选择一个坐标系，本质上就是选择了该坐标系对应的椭球的参数。
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（1）CGCS2000的实现
CGCS2000通过2000国家GPS大地控制网2500个框架点实现，对准ITRF97框架。
（2）WGS84的实现
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。
（3）框架比较
1）CGCS2000实现精度为75px；
2）WGS84(1762)与ITRF符合优于25px。
通过以上比较，一般的结论是CGCS2000和WGS84应该符合在±125px 以内。但是应该注意：
1）这个结论指的是CGCS2000与WGS84参考框架之间的差异，而不是用户的WGS84坐标之间的差异。
2）这个结论不是通过联测WGS84监测站和CGCS2000框架点直接得到的，而是通过与ITRF间接比较，得到的理论差异。
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地心坐标区分为不同坐标系的根本原因在于，实现这些坐标系的参考框架不同，然后才是选用的椭球不同。
这里注意坐标系实现的参考框架与对准的参考框架（ITRF）不是一个概念。
（1）地基框架与天基框架
1）CGCS2000坐标系的参考框架主要是国内的2500个GPS控制点。WGS84的参考框架是26个全球分布的GPS监测站，这些都属于地基参考框架。
2）WGS84监测站精度可达25px，但用户无法联测。监测站坐标用来计算GPS星历。广播星历、精密星历构成了WGS84的天基参考框架。
（2）相对定位与绝对定位
1）各种相对定位（实时动态定位RTK、差分定位、静态定位、常规控制测量）是以地面框架点坐标作为起算数据的，都直接使用地基参考框架。
2）而绝对定位（精密单点定位、码伪距单点定位）则是以卫星星历（精密、广播）作为起算数据的，使用卫星星历作为天基参考框架。
卫星星历是利用地面监测站的卫星跟踪数据计算得到的。
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通过坐标系定义和实现上的比较，认为 CGCS2000和WGS84是相容的、一致的。最常见的问题是：一个点的WGS84和CGCS2000坐标差多少？通常所说的这两个坐标系差几厘米的含义，其实指的是CGCS2000与WGS84参考框架的理论差异，而不是用户坐标之间的差异。
（1）一般情况下，WGS84坐标是观测历元，而CGCS2000坐标是2000.0历元。当前，两个历元相差超过19年，由于地壳运动，坐标相差约0.6m（每年约75px）。
（2）即便同在2000.0历元，如果WGS84坐标是米级精度，CGCS2000坐标是厘米级精度，不能说米级精度坐标和厘米级精度坐标只差几厘米。
（3）ITRF2014与ITRF97的差异，在2000.0历元约为125px，在2020.0历元约为375px。WGS84坐标精度为米级，一般不考虑框架差异。
因此，不能一概而论，也不能说只差几厘米。
一个点的WGS84和CGCS2000坐标差异主要来自：历元（框架）不同、精度不同、实现不同。归算到2000.0历元的WGS84坐标和CGCS2000坐标可不做区分。区别在于精度不同、实现方式不同。（此处暂不考虑速度场的误差、高程变化对历元归算的影响。）
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“实现不同”有两个层次的含义：
1）坐标系的实现不同，包括CGCS2000框架点与WGS84监测站不同，以及对准的ITRF框架不同。
2）坐标的实现不同，包括观测方式不同、约束平差所用的起算数据不同，解算方式不同，施测单位不同等等。
例如一条基线，两次测量的长度不同，就是这条基线长度的两次不同实现。在实践中，用户常常对不同单位提供的同一组控制点的坐标有差异存在困惑。例如，甲局与乙局测出来坐标，即便在同历元（框架）、同精度的前提下，也必然是不同的。引入了“实现不同”的概念后，就可以合理的解释这些坐标之间的区别了。
既然是同精度的坐标，也就没有优劣之分。使用时可以不做区分；也可以依据项目要求，按需使用；可以通过坐标转换，使其统一；也可以对两套坐标加权平均，以提高坐标精度。同样，WGS84和CGCS2000的XYZ坐标都统一于ITRS坐标系。在2000.0历元、同精度的前提下，仅有实现的差别。
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1)df不引起大地经度变化;
2)df引起大地纬度的变化范围为0(赤道和两极至0.105mm(B= 45°);
3)df引起大地高的变化范围为0(赤道)到0.105mm(两极);
4)df引起椭球面上正常重力的变化范围为0(两极)到0.016×10- 8ms- 2(赤道)。
显而易见,在当前的测量精度水平(坐标测量精度1mm,重力测量精度1×10- 8ms- 2),由两个坐标系的参考椭球的扁率差异引起同一点在WGS84和CGCS2000坐标系内的坐标变化和重力变化是可以忽略的。
鉴于在坐标系定义和实现上的比较,我们可以认为,CGCS2000和WGS84是相容的;在坐标系的实现精度范围内,CGCS2000坐标和WGS84坐标是一致的。
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如果涉及到WGS84和CGCS2000坐标系之间的转换，可以使用水经注万能地图下载器，在导出矢量的时候可以选择WGS84和CGCS2000等多种坐标系。
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时间：2022-04-25 04:13
wgs84和cgcs2000坐标系有什么区别
wanghangmb LV7
2013-05-17
满意答案
dishuangying
LV9
推荐于2017-11-25
一、指代不同
1、wgs84：World Geodetic System 1984，是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。
2、cgcs2000：cgcs2000国家大地坐标系，是我国当前最新的国家大地坐标系。
二、特点不同
1、wgs84：坐标系的原点位于地球质心，z轴指向（国际时间局）BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，x轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，y轴通过右手规则确定。
2、cgcs2000：原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向。
该历元的指向由国际时间局给定的历元为1984.0的初始指向推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转，X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点，Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。
三、应用不同
1、wgs84：在测区，利用至少3个以上公共点的两套坐标列出坐标转换方程，采用最小二乘原理解算出7个转换参数就可以得到转换方程。其中7个转换参数是指3个平移参数、3个旋转参数和1个尺度参数。
2、cgcs2000：具有科学意义，随着经济发展和社会的进步，我国航天、海洋、地震、气象、水利、建设、规划、地质调查、国土资源管理等领域的科学研究需要一个以全球参考基准为背景的、全国统一的、协调一致的坐标系统。
来处理国家、区域、海洋与全球化的资源、环境、社会和信息等问题，需要采用定义更加科学、原点位于地球质量中心的三维国家大地坐标系。
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时间：2022-04-25 05:48
WGS84坐标系属于地心坐标系，是全球坐标系，主要表现为经纬度坐标形式。
CGCS2000是我国新一代大地坐标系，属于地心坐标系，是区域性坐标系，可以用经纬度坐标或高斯投影平面坐标表示。
热心网友
时间：2022-04-25 07:39
很开心发现了这样一个问题，于是我抱着重拾大地测量学这一非常冷门学科的态度开启了一波拜大神文献操作，尝试用比较通俗的方式去解释一个非常干货的问题。我把时间轴推向2008年，在2008年前后和2015-2018年两个节点检索大地测量学大家们的若干文献，以期通过CGCS2000坐标系启用之初的设想以及当前发展两个角度阐释建立和维持CGCS2000坐标系的意义。为了响应题目，本文将采用逻辑上的倒叙，即先说两种坐标系的异同，再说2000系的意义，最后分享一下我国坐标系的发展经历。个人学识所限，不严谨之处欢迎指正。
1、CGCS2000坐标系与WGS84坐标系的差异
CGCS2000坐标系正式名称为2000国家大地坐标系，是以国际地球框架ITRF1997为参考，采用2000历元建立的区域性地心坐标系统，于2008年正式启用。WGS84为全球卫星定位系统（GPS）建立的一个全球地心坐标系统，WGS84是一个动态维持的坐标系统，几经修正后当前的WGS84（G1674）与ITRF2008在历元2005.0处一致。
我找到了2008年-2009年的两篇论文，分别是魏子卿院士的《2000中国大地坐标系及其与WGS84的比较》和程鹏飞院长等著的《2000 国家大地坐标系椭球参数与GRS80和WGS84的比较》，然后参考论文内容尝试分析一下CGCS2000和WGS84存在多大区别。
大地坐标系有4个主要几何参数，两者有3个相同，分别是长半轴 [公式] ，地心引力常数 [公式] ，自转角速度 [公式] 。只有扁率f不同，CGCS2000是f=1/298.257222101，WGS84是1/298.257223563。由此看出两者之间参数定义的区别是很小的，而这一点区别到底有多影响呢，程院长的论文给出的一个数字是：“给定点位在某一框架和某一历元下的空间直角坐标，投影到CGCS2000椭球和WGS84椭球上所得的纬度的最大差异相当于0.11mm。”
需要注意的是，论文中比较的WGS84应该是2002年启用的WGS84（G1150），对应ITRF2000的2001.0历元。那么不同版本的WGS84之间差多少呢，这里有个参考，魏子卿院士论文中分析WGS84与ITRF2000的符合度为每分量1cm，进而分析出CGCS2000与WGS84是相容的，在坐标系实现精度范围内二者坐标是一致的。
这里有一些难整明白，补充一点个人说明。首先，WGS84和CGCS2000的初始参数都来源于GRS80椭球，而后分别于ITRF坐标框架进行了对应，因此二者在基本定义上是非常接近的；其次，ITRF不同框架间有极微小的差异，这个差异是可以采用7参数法进行转换的。所谓7参数是指两个大地坐标系可以通过x轴平移，y轴平移，z轴平移，x轴旋转，y轴旋转，z轴旋转，尺度比例7个参数进行转换，之前分析的每分量1cm可以近似理解为以地心为原点，椭球长半轴误差不到1cm，对比一下6378137m的长半轴长度，这个误差影响是非常微小的。
2、CGCS2000坐标系的意义
刚才分析了一通CGCS2000和WGS84的误差小到可以忽略，那为什么还要建立CGCS2000坐标系呢？直接用人家的不就完了！这其中还是有一些问题的。我参考了陈俊勇院士2003年发表的《关于中国采用地心3维坐标系统的探讨》，这篇论文是CGCS2000建设前期的一篇重要论文，文中对建立CGCS2000的必要性和可行性作了探讨，结合我个人体会聊一聊这个意义。
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时间：2022-04-25 09:47
01 概述
由于历史原因，业内普遍对WGS84坐标系存在一定程度的误解，诸多文献对WGS84坐标系的解释也比较含糊，给测绘、导航、遥感、地信等工作带来一定困扰。本文重点对CGCS2000坐标系与WGS84坐标系的关系等问题进行了较详细的总结、归纳和辨析。
02 坐标系关系
CGCS2000与WGS84关于坐标系原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的。
（1）CGCS2000：国家坐标系
CGCS2000坐标是2000.0历元的瞬时坐标，用于各种生产活动，强调统一性、规范性、自洽性、稳定性。
（2）WGS84：卫星导航坐标系
WGS84坐标是观测历元的动态坐标，用于导航，强调实时性、动态性。
两者用途不同，特点不同，但都统一于ITRS坐标系，都对准ITRF框架。可通过历元归算、框架转换互相转换。
CGCS2000区域子网划分法测站分布图
03 参考椭球关系
参心地固坐标系是通过参考椭球的定向、定位，先将椭球固定在地球上，然后将空间直角坐标系安放在椭球上。CGCS2000与WGS84坐标系都属于地心地固坐标系。地心地固坐标系直接将空间直角坐标系固定在地球上。坐标系的定义和参考框架的实现都与椭球无关。由于经纬度坐标使用起来更方便，因此引入一个椭球，安放在空间直角坐标系上。
（1）WGS84椭球与CGCS2000椭球都来自1980大地测量参考系统GRS80椭球，也都做了微小的改进；
（2）两个椭球仅扁率有微小差异，引起同一点的坐标差异小于0.105mm。
因此，在各类软件中如果没有CGCS2000坐标系选项，完全可用WGS84坐标系代替CGCS2000坐标系。在软件中选择一个坐标系，本质上就是选择了该坐标系对应的椭球的参数。
WGS84参考椭球
04 坐标实现方式
（1）CGCS2000的实现
CGCS2000通过2000国家GPS大地控制网2500个框架点实现，对准ITRF97框架。
（2）WGS84的实现
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。
（3）框架比较
1）CGCS2000实现精度为3cm；
2）WGS84(1762)与ITRF符合优于1cm。
通过以上比较，一般的结论是CGCS2000和WGS84应该符合在±5cm 以内。但是应该注意：
1）这个结论指的是CGCS2000与WGS84参考框架之间的差异，而不是用户的WGS84坐标之间的差异。
2）这个结论不是通过联测WGS84监测站和CGCS2000框架点直接得到的，而是通过与ITRF间接比较，得到的理论差异。
热心网友
时间：2022-04-25 12:12
WGS84坐标系属于地心坐标系，是全球坐标系，主要表现为经纬度坐标形式。
CGCS2000是我国新一代大地坐标系，属于地心坐标系，是区域性坐标系，可以用经纬度坐标或高斯投影平面坐标表示。
根据2000 国家大地坐标系(CGCS 2000) 的定义及其所定义的4 个基本椭球常数,推导CGCS 2000 椭球的主要几何和物理参数,比较这些参数与GRS 80 和WGS 84 椭球相应参数之间的差异,给出CGCS 2000 椭球与GRS 80 及WGS 84 椭球定义的正常重力值的差异, 并分析在CGCS 2000 及WGS 84 系下同一点坐标的差异。研究表明:CGCS 2000椭球上的正常重力值与GRS 80 ,WGS 84 椭球上的正常重力值的差值分别约为- 143. 54 ×10 - 8 m/ s2 和0. 02×10 - 8 m/ s2 。同一点在CGCS 2000 与GRS 80 和WGS 84 下经度相同,纬度的最大差值分别为8. 26 ×10 - 11″(相当于2. 5 ×10 - 6 mm) 和3. 6 ×10 - 6″(相当于0. 11 mm) 。这里主要是指椭球参数的不同而引起的同一点经纬度的差异,给定点位在某一框架和某一历元下的空间直角坐标,投影到CGCS 2000 椭球和WGS 84 椭球上所得的纬度的最大差异相当于0. 11 mm。
