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西安市碑林區(qū)華測(cè)測(cè)量?jī)x器經(jīng)營(yíng)部

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技術(shù)文章

WH2000坐標(biāo)系與CGCS2000坐標(biāo)系的關(guān)系

閱讀：978發(fā)布時(shí)間：2024-11-30

閱讀本文章的朋友，可以帶著以下四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行閱讀，相信對(duì)理解WH2000坐標(biāo)系會(huì)有一些幫助。

一、WH2000坐標(biāo)系與CGCS2000坐標(biāo)系的關(guān)系；
二、為何武漢市要建立獨(dú)立的WH2000坐標(biāo)系；
三、WH2000坐標(biāo)系的投影參數(shù)如何設(shè)置；
四、千尋CORS如何直接測(cè)量WH2000坐標(biāo)成果。

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較近很多湖北的用戶反應(yīng)武漢規(guī)劃和國(guó)土系統(tǒng)全面采用武漢2000國(guó)家坐標(biāo)系（簡(jiǎn)稱WH2000），被弄的一頭霧水，不知道武漢2000國(guó)家坐標(biāo)系為何物？

現(xiàn)以我學(xué)習(xí)、了解的知識(shí)，將WH2000坐標(biāo)系與CGCS2000坐標(biāo)系的關(guān)系，高斯投影帶來(lái)的變形，武漢建立WH2000坐標(biāo)系的意義以及如何直接測(cè)量WH2000坐標(biāo)整理如下內(nèi)容，供大家借鑒或參考。如

有錯(cuò)誤紕漏處，還請(qǐng)大家指出。

一、CGCS2000坐標(biāo)系的定義

WH2000坐標(biāo)系是基于2000國(guó)家大地坐標(biāo)系建立的區(qū)域獨(dú)立坐標(biāo)系，因此要弄清楚WH2000坐標(biāo)系的定義，就要先弄清楚2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的定義是什么？

1
為什么要使用CGCS2000坐標(biāo)系？

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，是中國(guó)新一代大地坐標(biāo)系，2018年7月1日已經(jīng)全面啟用。以地球質(zhì)量中心為原點(diǎn)的地心大地坐標(biāo)系，是21世紀(jì)空間時(shí)代通用的基本大地坐標(biāo)系。以空間技術(shù)為基礎(chǔ)的

地心大地坐標(biāo)系，是中國(guó)新一代大地坐標(biāo)系的適宜選擇。地心大地坐標(biāo)系可以滿足大地測(cè)量、地球物理、天文、導(dǎo)航和航天應(yīng)用以及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的廣泛需求。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)就是采用CGCS2000坐標(biāo)系，測(cè)繪用戶可以使用千尋CORS直接測(cè)量得到點(diǎn)位的CGCS2000坐標(biāo)。

2
CGCS2000坐標(biāo)系的定義？
2000國(guó)家大地坐標(biāo)系是一個(gè)空間直角坐標(biāo)系，它的定義：
? 原點(diǎn)的位置：包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心
? X軸的定向：X軸指向BIH1984.0定義的零子午面與協(xié)議赤道的交點(diǎn)
? Z軸的定向：Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議極地方向（BIH國(guó)際時(shí)間局）
? Y軸的定向：Y軸按右手坐標(biāo)系確定

CGCS2000參考橢球的定義常數(shù)是：
長(zhǎng)半軸a=6378137.0m；
扁率f=1/298.257222101；
地球的地心引力常數(shù) (包含大氣層)GM = 3986004.418×E8m3s-2；
地球角速度w=7292115.0×E-11 rad S-1。

二、高斯投影

高斯投影一般指高斯-克呂格投影。高斯-克呂格投影是由德國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家高斯于19 世紀(jì)20 年代擬定，后經(jīng)德國(guó)大地測(cè)量學(xué)家克呂格于1912 年對(duì)投影公式加以補(bǔ)充，故稱為高

斯-克呂格投影，又名"等角橫切橢圓柱投影"，是地球橢球面和平面間正形投影的一種。
PS：高斯投影、橫軸墨卡托投影、等角橫切橢圓柱投影是同一個(gè)投影方法，只是不同的命名方式而已。

假想有一個(gè)橢圓柱面橫套在地球橢球體外面，并與某一條子午線（此子午線稱為子午線或軸子午線）相切，橢圓柱的中心軸通過(guò)橢球體中心，然后用一定投影方法，將子午線兩側(cè)各一

定經(jīng)差范圍內(nèi)的地區(qū)投影到橢圓柱面上，再將此柱面展開(kāi)即成為投影面，此投影為高斯投影。

將地球橢球面正形投影到平面上，就是大家熟悉的大地坐標(biāo)BLH（緯度、經(jīng)度、大地高）轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)NEH（北坐標(biāo)、東坐標(biāo)、正常高，也有地方用“xyh"表示）。

1
高斯平面直角坐標(biāo)系

高斯平面直角坐標(biāo)系定義：在投影面上，子午線和赤道的投影都是直線，并且以子午線和赤道的交點(diǎn)0作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以子午線的投影為橫坐標(biāo)x軸，以赤道的投影為縱坐標(biāo)y軸。

高斯平面直角坐標(biāo)系的x軸指向北方向，y軸指向東方向，與平面直角坐標(biāo)系xy軸定向相反。

高斯投影6度帶：自0子午線起每隔經(jīng)差6自西向東分帶，依次編號(hào)1,2,3,…。帶號(hào)用N表示，子午線的經(jīng)度用L0表示，它們的關(guān)系是：L0=6N-3。

高斯投影3度帶：它的子午線一部分同6度帶子午線重合，一部分同6度帶的分界子午線重合，如用n表示3度帶的帶號(hào)，L0表示帶子午線經(jīng)度，它們的關(guān)系是：L0=3n。

在我國(guó)x坐標(biāo)都是正的，y坐標(biāo)的較大值（在赤道上，6°帶）約為330km。為了避免出現(xiàn)負(fù)的橫坐標(biāo)，可在橫坐標(biāo)上加上500,000m（此數(shù)值稱為東常數(shù)）。此外還應(yīng)在坐標(biāo)前面再冠以帶號(hào)。這種

坐標(biāo)稱為國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)。

2
高斯投影的變形特征
投影變形：橢球面是一個(gè)凸起的、不可展平的曲面。將這個(gè)曲面上的元素（距離、角度、圖形）投影到平面上，就會(huì)和原來(lái)的距離、角度、圖形呈現(xiàn)差異，這一差異稱為投影變形。

投影變形的形式：角度變形、長(zhǎng)度變形和面積變形。

高斯克呂格投影的變形分析：
①經(jīng)線上無(wú)變形，滿足投影后長(zhǎng)度比不變的條件；
②除經(jīng)線上長(zhǎng)度比為1以外，其它任何點(diǎn)長(zhǎng)度比均大于1；
③在同一條緯線上，離經(jīng)線越遠(yuǎn)則變形越大，較大值位于投影帶邊緣。
④在同一條經(jīng)線上，緯度越低變形越大，較大值位于赤道上。
⑤等角投影無(wú)角度變形，面積比為長(zhǎng)度比的平方。
⑥長(zhǎng)度比的等變形線平行于軸子午線。

高斯投影是等角正形投影，無(wú)角度變形，長(zhǎng)度有變形，投影長(zhǎng)度比實(shí)際長(zhǎng)度大；在區(qū)域范圍面積變形是等比例放大，形狀保持不變。

三、WH2000坐標(biāo)系的獨(dú)立投影參數(shù)

1
武漢地圖投影面積變形區(qū)域達(dá)到26%
武漢市地處東經(jīng)113°41′-115°05′，北緯29°58′-31°22′?，F(xiàn)行的武漢地圖有26%的變形面積，明顯的失真處位于武漢市東部邊緣的新洲區(qū)、東湖高新區(qū)、化工區(qū)的部分地區(qū)，由于弧面投

射到平面時(shí)出現(xiàn)了變形，總面積達(dá)2220平方公里。

工程測(cè)量規(guī)范中規(guī)定測(cè)區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度變形不大于2.5cm/km，在這片區(qū)域?qū)嵉卣闪棵壳着c地圖上測(cè)算得出的結(jié)果相差約13厘米，這片區(qū)域長(zhǎng)度變形值達(dá)到了規(guī)范要求的較大變形值的五倍。

這13厘米對(duì)普通市民來(lái)說(shuō)感覺(jué)不到，但會(huì)造成變形地區(qū)工程土方量估算不準(zhǔn)、擾亂監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析等"。

武漢現(xiàn)行坐標(biāo)系以東經(jīng)114°為子午線，地理位置略偏西，調(diào)整后新地圖的子午線向東移動(dòng)了0.3度，即以東經(jīng)114°20′為坐標(biāo)系中軸。這一改變將使現(xiàn)階段變形面積由占市域面積26%

縮小到6%。

2
WH2000坐標(biāo)系的投影參數(shù)

按照關(guān)于推廣使用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的有關(guān)要求，現(xiàn)規(guī)定，2018年6月底前完成全系統(tǒng)各類國(guó)土資源空間數(shù)據(jù)向2000國(guó)家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，2018年7月1日起全面使用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。

WH2000坐標(biāo)系的建立與使用，正是響應(yīng)關(guān)于推廣使用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的要求；同時(shí)獨(dú)立的WH2000坐標(biāo)系，系統(tǒng)的解決武漢市地圖面積變形的問(wèn)題，將武漢地圖的變形面積由26%降低到6%。

3
RTK接收機(jī)中如何設(shè)置WH2000坐標(biāo)系？
千尋CORS服務(wù)是由阿里巴巴與中兵集團(tuán)合資成立的千尋位置有限公司提供，全國(guó)范圍已建立2218個(gè)地面基準(zhǔn)站，采用的空間坐標(biāo)基準(zhǔn)為CGCS2000坐標(biāo)系，因此可在全國(guó)范圍內(nèi)直接使用千尋CORS

測(cè)量得到CGCS2000坐標(biāo)。

各省CORS由各省建設(shè)和提供服務(wù)，其能在覆蓋范圍內(nèi)提供網(wǎng)絡(luò)RTK服務(wù)，可直接測(cè)量得到CGCS2000坐標(biāo)。

RTK接收機(jī)在使用千尋CORS服務(wù)既然可以直接測(cè)量得到CGCS2000坐標(biāo)，那就可以通過(guò)坐標(biāo)投影設(shè)置直接測(cè)量WH2000坐標(biāo)系。

以合眾思?jí)袳Survery軟件為例，橢球參數(shù)：CGCS2000橢球，投影參數(shù)：子午線114°20′，東加常數(shù)：800000，其他不變。這樣你使用千尋CORS服務(wù)就可以測(cè)出來(lái)WH2000平面坐標(biāo)啦。

3
CGCS2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到WH2000坐標(biāo)
我們知道CGCS2000坐標(biāo)和WH2000坐標(biāo)都是使用的CGCS2000橢球，二者之間的轉(zhuǎn)換不涉及橢球轉(zhuǎn)換，只需要更改對(duì)應(yīng)的投影參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)二者之間的轉(zhuǎn)換。

以COORD坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具為例，只需在投影設(shè)置里將投影參數(shù)修改為WH2000坐標(biāo)的投影參數(shù)即可。

武漢建立城市獨(dú)立坐標(biāo)系有其必要性，也給出過(guò)合理的解釋，只是這獨(dú)立坐標(biāo)系的信息應(yīng)盡量做到公開(kāi)、透明，便于行業(yè)從業(yè)人員獲取、使用。

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西安市碑林區(qū)華測(cè)測(cè)量?jī)x器經(jīng)營(yíng)部

WH2000坐標(biāo)系與CGCS2000坐標(biāo)系的關(guān)系

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