2000國家大地坐標系（簡稱為CGCS2000）是我國最新的國家大地坐標系統，于2008年7月1日在我國正式啟用，其優越性已逐步得到體現，WGS84坐標系是美國國防部制圖局建立起的坐標系，從建立之初到現在經過了四次精化，并在后三次精化中與ITRF相應的框架和歷元對齊，CGCS2000采用的ITRF97框架、2000.0歷元的三維地心坐標系統，因地球上的板體是在不斷運動導致不同時刻位于地球不同板塊上站點的實際位置發生變化，偏離了CGCS2000的位置，
如基于當前的ITRF97框架、2009歷元坐標值與CGCS2000坐標的相比，最大差0.6m，隨著CGCS2000坐標系的廣泛應用，在實際生產當中，我們經常用到WGS84與CGCS2000以及其他ITRF框架之間的坐標轉換,本文通過詳細介紹ITRF框架以及對這兩種坐標系的定義、實作方法及相互關系，指出這兩種坐標系之間的差異和ITRF框架之間的轉換問題，并總結出在使用程序中應注意的問題，
一、CGCS2000的定義及實作
CGCS2000是我國目前正在推廣并使用的新一代大地坐標系，屬于ITRF97框架、2000.0歷元、三維地心坐標系統，
CGCS2000發展和實作程序經歷了以下幾個階段：
第一階段，首先是由全球均勻發布的47個IGS站作為控制框架發展而來，這通常稱為第一層次即CGCS連續運行GPS網，平差后站坐標精度約為3mm，速度精度為1mm/a，
第二階段通過IGS站組成的控制框架聯合全國GPS一、二等等級網、國家GPSA、B級網以及地殼運動監測網和地殼運動觀測網路工程網，共約2518個點，聯合平差組成，平差資料截止至2001年底，
通過整體平差得到CGCS2000的坐標精度是：坐標平均中誤差σx＝0.84cm，σy＝1.82cm，σz＝1.30cm；σB＝0.40cm，σL＝0.52cm，σh＝2.31cm，位置平均中誤差σp＝2.42cm，基線長度(不計短于20km的基線，平均長度為106km)平均誤差0.03×10-6，
因此，CGCS2000的實作精度是：在參考歷元2000.0，水平坐標與高程坐標的精度分別好于1cm和3cm，水平速度的精度約3mm/a，CGCS2000采用ITRF97框架，歷元為2000.0，投影方式多采用高斯-克呂格投影，國家大地坐標系的定義包括坐標系的原點、三個坐標軸的指向、尺度以及地球橢球的4個基本引數的定義，
原點：包括海洋和大氣的整個地球的質量中心，
Z軸：由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向，該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算，定向的時間演化保證相對于地殼不產生殘余的全球旋轉，
X軸：由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面(歷元2000.0)的交點，Y軸與Z軸、X軸構成右手正交坐標系，采用廣義相對論意義下的尺度，
二、WGS84坐標系的定義及發展歷程
WGS84坐標系精化程序
WGS84是為GPS全球定位系統使用而建立的坐標系統，其初次WGS84的精度為1～2cm，由全球地心參考框架、地球重力場模型、WGS84水準面等組成，主要由NGA(美國國家智能化地理空間局)負責維護，
坐標原點為地球質心，其地心空間直角坐標系的Z軸指向BIH（國際時間服務機構）1984.0定義的協議地球極（CTP)方向，X軸指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸垂直構成右手坐標系，先后經歷了四次精化…，詳見表1，
表1WGS84坐標系精化程序
使用WGS84時存在的問題
由于日常GPS測量定位中，很少指定WGS84坐標系是在某個歷元的坐標，在公司國際專案中普遍采用聯測IGS全球跟蹤站來獲得精確的WGS84坐標，
但是在國內各油田專案中大部分使用的WGS84不是真正意義上的84坐標，而是ITRF某個參考框架和歷元的坐標，且各油田并不一致，
這一點需要在作業當中引起足夠的重視，拿到一套WGS84或者其他坐標系的坐標，首先想辦法搞清楚它們采用的框架和對準的歷元，
見表2，是不同歷元BJFS跟蹤站與WGS84坐標對比，
表2不同歷元BJFS跟蹤站WGS84坐標對比（單位：m）
表2中的資料是sopac網站獲得了BJFS全球跟蹤站在2010年、2018年和2019年5月31日的空間坐標，我們進行對比發現：時間相差一年，X方向的坐標差達到了3cm；時間相差9年，X方向的坐標差達到了28cm，可見由于缺少歷元的約束，使用WGS84坐標系會帶來幾十公分的誤差，所以使用上一定要謹慎，WGS84坐標應該是指某個歷元的坐標，目前GPS測量定位中，若采用廣播星歷，則所得到的定位結果都是WGS84（G1674）坐標下當前歷元，它與ITRF2008框架在歷元2005.0處的坐標一致，
三、ITRF框架
在地球公轉和自轉程序中，地球的形狀在不斷變化，為了便于觀察地球旋轉引起的地殼運動，我們利用地球表面點的坐標來測量板塊構造、區域沉降或荷載，地球在空間中的旋轉是根據系在恒星物體上的一個框架來測量的，稱為天體參考框架，成立于1988年的國際地球自轉和參考系統服務局（IER）建立和維持天體參考框架ICRF，地球參考框架ITRF和地球方向引數（EOP），這些框架為比較不同地點的觀測和結果提供了一個共同的參考，目前，四種主要的大地測量技術（GPS、VLBI、SLR和DORIS）被用來計算精確的坐標，
由于裝備了這些技術工具的跟蹤網路在不斷發展，可用資料周期也隨著時間的推移而增加，因此ITRF不斷更新，最新的地球參考框架是ITRF2014，所有這些包括站點位置和速度，他們模擬了長期的地殼變化，用來比較不同時期的觀測結果，
四、CGCS2000與WGS84坐標系差異對比
CGCS2000與WGS84坐標系差異對比從他們的坐標系定義來看其原點、尺度、定向及定向演變的定義都是相同的，它所采用的參考橢球也非常相近，赤道半徑、地球自轉速度α、地心引力常數GM均相等，只有橢球扁率存在的微小差異，僅在赤道上導致1mm誤差，
表3地球橢球引數對比
二者扁率變化引起的變化：
扁率變化df不引起大地經度變化；
扁率變化df引起大地緯度的變化范圍為0(赤道和兩極至0.105mm(B＝45°)；
扁率變化df引起大地高的變化范圍為0(赤道)到0.105mm(兩極)；
扁率變化df引起橢球面上正常重力變化范圍為0(兩極)到0.016×10-8ms-2(赤道)，
表4坐標框架和歷元對應關系
表5三個測站不同框架不同歷元坐標對比（單位：m）
從表3到表5可以看出：WGS84（G1674）與CGCS2000兩者的參考橢球雖然已經趨于一致，但參照的IRTF框架、歷元不同，導致兩者坐標之差高達分米級(見表5)，這個精度是不能滿足實際生產需求的，需要我們進行歷元歸算和框架轉換來進行精度改正，
五、ITRF框架之間的轉換和歷元歸算
由于不同的觀測歷元以及各ITRF框架引數不盡相同，因此相同點在每個ITRF之間的坐標也有差別，這就需要進行測站坐標的歷元歸算和ITRF框架之間的坐標轉換，
轉換的標準關系是七個引數的歐幾里得相似性：三個平移分量、一個比例因子和三個旋轉角，分別指定為T1，T2，T3，D，R1，R2，R3；X1和X2分別是目標框架和原框架下的三維坐標，由以下方程式給出：
公式為兩個框架轉換中的坐標線性方程，一般來說，X1，X2，T，D，R是時間的函式，關于時間的微分方程給出：
D和R為10-5級，約為每年10cm，DX1和RX1可忽略不計，表示100年內約0.0mm，
因此，方程式可寫為：
見表5，在相同歷元下CGCS2000與WGS84（G1150）在坐標系的兩者是差異是不大的，
但在測量精度要求較高的專案中，一定要進行框架和歷元的歸算，如式：
該公式中，X3(t)是任意t時的三維坐標（x，y，z）；X3(t)為參考歷元t（t＝2000.0）時的三維坐標（x，y，z），S3(t-t)為t-t時間段受板塊運動和潮汐影響的三維漂移分量，即測站速度，
上述式看出，坐標轉換的精度與測站的速度密切相關，
見表6和表7給出了不同的ITRF框架之間的轉換引數，
表6由ITRF2014到以往ITRF的轉換引數及其速率
表7在歷元2000.0從ITRF2005到ITRF2000的轉換引數及其速率
為實際應用的方便，需進行框架坐標轉換時，可用附近的IGS站的速度場代替測站的速度實施轉換，測站的速度與測站所處的位置有關，
六、獲取CGCS2000坐標的方法
使用地方CORS站直接引入，方便快捷；
使用IGS站聯測，連續觀測至少18h，利用東方地球物理公司GNSS控制網資料處理軟體GBC或者其他商業軟體或開源軟體，下載IGS站同步觀測資料、精密星歷，進行基線解算，然后框架轉換，該方法也是國家測繪地理資訊局推薦的一種轉換方法，按已公布的ITRF框架之間的轉換方式進行置換，根據CGCS2000的定義結合各坐標框架及歷元經過一系列轉換實作的，需要滿足以下條件：當前歷元下測區內控制點的坐標、當前坐標框架和目標框架之間的轉換引數、當前測區的速度場，
七、結束語
通過分析ITRF框架引數，WGS84和CGCS2000坐標系的定義和實作以及歷元和測站速度場對坐標的影響，總結出：
CGCS2000采用ITRF97框，對準2000.0歷元；是一套嚴密的坐標系統；當前WGS84與CGCS2000在歷元引起坐標上的差別不能忽略，差別最大在分米級，
經過歷元歸算和框架轉換得到的坐標應該說是嚴格意義上的真實坐標，獲取真實坐標需要滿足以下條件：需要當前歷元下測區內控制點的坐標、當前坐標框架和目標框架之間的轉換引數和當前測區的速度場，
利用公共點進行坐標轉換或者利用ITRF公布的轉換引數進行框架和歷元的轉換，后者重點是歷元轉換，如何確定觀測地的速度場是關鍵，
ITRF2000以后的框架差別較小達mm級，
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CGCS2000、WGS84以及ITRF框架坐標之間的差異和轉換方法_騰訊新聞
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