测量GNSS技术发展

1、空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 GPS定位技术及应用定位技术及应用 GNSS技术的最新进展及2000坐 标系简介 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 全球导航卫星系统（全球导航卫星系统（GNSSGNSS） 定义定义 具有全球导航定位能力的卫星定位导航系统称为全球具有全球导航定位能力的卫星定位导航系统称为全球 卫星导航系统，英文全称为卫星导航系统，英文全称为Global Navigation Global Navigation Satellite SystemSatellite System，简称为，简称为GNSSGNSS。 实际系统实际系统 美国的全球卫

2、星定位系统（美国的全球卫星定位系统（GPSGPS） 俄罗斯的全球卫星导航系统俄罗斯的全球卫星导航系统GLONASSGLONASS 正在发展研究的有欧盟的正在发展研究的有欧盟的GALILEOGALILEO系统系统 中国北斗卫星导航广域增强系统中国北斗卫星导航广域增强系统 实现中国及其周边海域的区域定位导航系统。实现中国及其周边海域的区域定位导航系统。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 GPSGPS全球定位系统全球定位系统 拥有者拥有者 美国美国 发展简史发展简史 全球卫星定位系统（全球卫星定位系统（GPSGPS）计划自）计划自19731973年起步，年起步，19781978年

3、首次年首次 发射卫星，发射卫星，19941994年完成年完成2424颗中高度圆轨道（颗中高度圆轨道（MEOMEO）卫星组网，）卫星组网， 共历时共历时1616年、耗资年、耗资120120亿美元。至今，已先后发展了三代卫亿美元。至今，已先后发展了三代卫 星。星。 系统组成系统组成 空间部分空间部分 控制部分控制部分 用户部分用户部分 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 GLONASS全球定位系统 拥有者拥有者 俄罗斯俄罗斯 发展简史发展简史 由前苏联从由前苏联从8080年代初开始建设的与美国年代初开始建设的与美国GPSGPS系统相类似的卫星定系统相类似的卫星定 位系统，现在由俄

4、罗斯空间局管理。位系统，现在由俄罗斯空间局管理。GLONASSGLONASS的整体结构类似于的整体结构类似于 GPSGPS系统，其主要不同之处在于星座设计和信号载波频率和卫星系统，其主要不同之处在于星座设计和信号载波频率和卫星 识别方法的设计不同。目前因经济问题，星座中卫星缺失太多，识别方法的设计不同。目前因经济问题，星座中卫星缺失太多， 暂时不能连续实时定位。暂时不能连续实时定位。 系统组成系统组成 卫星星座卫星星座 地面监测控制站地面监测控制站 用户设备用户设备 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 伽利略（伽利略（GALILEOGALILEO）全球定位系统）全球定位系统

5、拥有者拥有者 欧盟，中国参与欧盟，中国参与 发展简史发展简史 GALILEOGALILEO系统是欧洲自主的、独立的全球多模式卫星定位导航系统，系统是欧洲自主的、独立的全球多模式卫星定位导航系统， 提供高精度、高可靠性的定位服务，同时它实现完全非军方控制、提供高精度、高可靠性的定位服务，同时它实现完全非军方控制、 管理，可与美国的管理，可与美国的GPSGPS和俄罗斯的和俄罗斯的GLONASSGLONASS兼容，但比后两者更安全、兼容，但比后两者更安全、 更准确。计划将于更准确。计划将于20082008年完成，年完成，但从目前的情况来看，整个系统的但从目前的情况来看，整个系统的 建立还是遥遥无期建

6、立还是遥遥无期 系统组成系统组成 GALILEOGALILEO系统由系统由3030颗卫星组成，其中颗卫星组成，其中2727颗工作星，颗工作星，3 3颗备份星。卫星颗备份星。卫星 分布在分布在3 3个中地球轨道（个中地球轨道（MEOMEO）上，轨道高度为）上，轨道高度为2361623616千米，轨道倾角千米，轨道倾角 5656度。每个轨道上部署度。每个轨道上部署9 9颗工作星和颗工作星和1 1颗备份星。颗备份星。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 中国北斗定位系统中国北斗定位系统 由三颗地球同步轨道卫星组成，投资较少不具备全球由三颗地球同步轨道卫星组成，投资较少不具备全球 覆

7、盖能力，只能以地区为主。覆盖能力，只能以地区为主。 先发射卫星，再进行终端设备研发，不像先发射卫星，再进行终端设备研发，不像GPS是军民是军民 应用一起开发。应用一起开发。 北斗系统需要接收机的返回信息，不像北斗系统需要接收机的返回信息，不像GPS属于被动属于被动 系统。系统。 ”二代北斗导航系统二代北斗导航系统“计划包括计划包括4颗静止星、颗静止星、12颗中颗中 轨星和轨星和9颗高轨星。原定颗高轨星。原定2006年开始组网，年开始组网，2010年实年实 现全球精确覆盖。目前时间推迟了，真正实现还没有现全球精确覆盖。目前时间推迟了，真正实现还没有 时间表。时间表。 空间定位技术及应用 测量测量

8、GNSS技术发展技术发展 GPS现代化现代化 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 GPS现代化计划 保护保护 采用一系列措施保护采用一系列措施保护GPSGPS系统不受敌方和黑客的系统不受敌方和黑客的 干扰，增加干扰，增加GPSGPS军用信号的抗干扰能力，其中包军用信号的抗干扰能力，其中包 括增加括增加GPSGPS的军用无线电信号的强度。的军用无线电信号的强度。 阻止阻止 阻止敌方利用阻止敌方利用GPSGPS的军用信号。设计新的的军用信号。设计新的GPSGPS卫卫 星型号（星型号（FF），设计新的），设计新的GPSGPS信号结构，增加频信号结构，增加频 道，将民用频道道，将民用

9、频道L1L1、L2L2、L5(1.17645GHz)L5(1.17645GHz)和军用和军用 频道频道L3L3、L4L4分开。分开。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 GPS现代化计划现代化计划 GPS将使用将使用Block IIR GPS卫星，今后将陆续更新卫星，今后将陆续更新12颗卫颗卫 星，星， 增强了信号的功率和种类增强了信号的功率和种类 两种新型军用信号，增强了加密和抗干扰能力两种新型军用信号，增强了加密和抗干扰能力 增加一种民用信号，提供不同频率上的公开信号增加一种民用信号，提供不同频率上的公开信号 在使用位置上可以直接校正电离层干扰，在使用位置上可以直接校正电

10、离层干扰， 实现实现GPS服务更加准确、有效、完整、可靠。服务更加准确、有效、完整、可靠。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 新信号概述新信号概述 除了除了IIR卫星，卫星，2005年还要发射波音年还要发射波音IIF卫星卫星 F批次卫星除发射增强的批次卫星除发射增强的L1、L2民用信号和民用信号和M码外，将在码外，将在 1176.45兆赫增加第兆赫增加第3个民用信号（个民用信号（L5），位于），位于960-1215MHZ L2载波上增加的第二个民用信号是载波上增加的第二个民用信号是L2C，能补偿大气传输不，能补偿大气传输不 稳定性，提高民用导航精度到稳定性，提高民用导航精度

11、到3-10米米 M码采用新型的调制方法，和新一代加密技术，军用和民用码采用新型的调制方法，和新一代加密技术，军用和民用 码分离码分离 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 PPP技术技术 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 精密单点定位技术（精密单点定位技术（3P） Precise Point PositioningPrecise Point Positioning，简称为，简称为PPPPPP。 原理原理 利用预报的利用预报的GPSGPS卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐 标起算数据；同时利用某种方式得到的精密卫星

12、钟差来替代标起算数据；同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代 用户用户GPSGPS定位观测值方程中的卫星钟差参数；用户利用单台定位观测值方程中的卫星钟差参数；用户利用单台 GPSGPS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范 围内的任意位置都可以围内的任意位置都可以2-4dm2-4dm级的精度进行实时动态定位或以级的精度进行实时动态定位或以 2-4cm2-4cm级的精度进行较快速的静态定位级的精度进行较快速的静态定位 精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技 术

13、，也是术，也是GPSGPS定位方面的前沿研究方向。定位方面的前沿研究方向。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 优点优点 处理非差码与相位观测值，可利用的观测值多且不相关处理非差码与相位观测值，可利用的观测值多且不相关 可估计位置、钟差及对流层延迟等参数可估计位置、钟差及对流层延迟等参数 支持静态模式和动态模式作业支持静态模式和动态模式作业 只要有通讯链路支持，可在全球范围内应用只要有通讯链路支持，可在全球范围内应用 直接得到直接得到ITRF框架坐标框架坐标 关键技术及难点关键技术及难点 精密卫星轨道及精密卫星钟差估计精密卫星轨道及精密卫星钟差估计 非差模糊度求解问题非差模糊

14、度求解问题 相对于双差定位模式，非差定位误差处理更为复杂相对于双差定位模式，非差定位误差处理更为复杂 精密单点定位（精密单点定位（3P） 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 SBAS介绍 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 SBAS差分模式介绍差分模式介绍 SBAS SBAS 即即Space Based Augmentation SystemSpace Based Augmentation System，是利用地球静止轨，是利用地球静止轨 道卫星建立的地区性广域差分增强系统（星站差分），系统通过道卫星建立的地区性广域差分增强系统（星站差分），系统通过 卫星向

15、外广播差分信号，地面上的卫星向外广播差分信号，地面上的GPSGPS在接收在接收GPSGPS卫星信号的同时，卫星信号的同时， 还接收这些差分信号，从而提高单机定位精度。还接收这些差分信号，从而提高单机定位精度。 随着随着SBASSBAS测量系统的不断完善和定位精度的逐步提高，测量系统的不断完善和定位精度的逐步提高，SBASSBAS差分差分 测量应用越来越广泛。测量应用越来越广泛。 SBASSBAS即地区性广域差分增强系统，可以为地区的差分接收系统提即地区性广域差分增强系统，可以为地区的差分接收系统提 供持续不断的数据，在此基础之上，发展了以接收供持续不断的数据，在此基础之上，发展了以接收SBAS

16、SBAS信号为差信号为差 分输入源的分输入源的GPSGPS接收机。接收机。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 目前全球发展的目前全球发展的SBAS系统有：系统有： 欧空局接收卫星导航系统 (EGNOS)，覆盖 欧洲大陆 美国的DGPS(Differential GPS)， 美国雷声公司的广域增强系统 (WAAS)，覆盖美洲大陆 日本的多功能卫星增强系统 （MAAS），覆盖亚洲大陆 还有印度即将投入使用的 GAGAN系统，可以覆盖东南 亚大部 MAAS卫星的差分覆盖范围 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 SBAS系统工作特点系统工作特点 1、通过地球静止卫

17、星（GEO）发布包括GPS卫 星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改的 信息； 2、通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数 据； 3、GEO卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。 4、在接收机上利用结算模型，利用GEO卫星发 送的信息，结算出高精度的结果 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 网络 CORS技术 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 网络网络CORSCORS技术技术 工作原理工作原理 网络网络CORS就是在一定区域内建立多个（一般为三就是在一定区域内建立多个（一般为三 个或三个以上）坐标为已知的个或三个以上）坐标为已知的GNSS基准站，对

18、该基准站，对该 地区构成网状覆盖，并以这些基准站为基准，计地区构成网状覆盖，并以这些基准站为基准，计 算和发播相位观测值误差改正信息，对该地区内算和发播相位观测值误差改正信息，对该地区内 的卫星定位用户进行实时改正的定位方式。的卫星定位用户进行实时改正的定位方式。 特点特点 覆盖面广，定位精度高，可靠性高，可实时提供覆盖面广，定位精度高，可靠性高，可实时提供 厘米级定位。厘米级定位。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 网络网络CORS相对于传统相对于传统RTK的优势的优势 具有跨行业特性，可面向不同类型的用户，不再局限于具有跨行业特性，可面向不同类型的用户，不再局限于 测绘

19、领域及设站的单位与部门；测绘领域及设站的单位与部门； 可同时满足不同需求的用户在实时性方面的差异，能同可同时满足不同需求的用户在实时性方面的差异，能同 时提供时提供RTKRTK、DGPSDGPS、静态或动态后处理、及现场高精度、静态或动态后处理、及现场高精度 准实时定位的数据服务；准实时定位的数据服务； 参考站网的建立可部分取代常规测量布控参考站网的建立可部分取代常规测量布控 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 网络网络CORS相对于传统相对于传统RTK的优势的优势 能兼顾不同层次的用户对定位精度指标要求，提供覆盖能兼顾不同层次的用户对定位精度指标要求，提供覆盖 米级、分米级

20、、厘米级的数据；米级、分米级、厘米级的数据； 覆盖范围广、作业效率高，一次投资长期受益的特点，覆盖范围广、作业效率高，一次投资长期受益的特点， 成为城市基础设施建设新方向；成为城市基础设施建设新方向； 提供稳定、统一的参考坐标系给所有用户共享，提供稳定、统一的参考坐标系给所有用户共享， 规范规范 基础测绘数据；基础测绘数据； 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 网络CORS相对于传统RTK的优势 提高作业区域的精度一致性，降低系统误差、提高外业提高作业区域的精度一致性，降低系统误差、提高外业 数据质量；数据质量； 提高生产效率，单人测量系统成为提高生产效率，单人测量系统成为G

21、NSSGNSS主流作业模式主流作业模式 解决了重复的参数求取解决了重复的参数求取 提供了数据完整性监控提供了数据完整性监控 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 目前几种网络目前几种网络CORSCORS的算法的算法 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 现有的网络现有的网络CORS技术技术 根据发送网络信息（改正模型）方法的不同，现有 的网络CORS技术可以分为 虚拟参考站虚拟参考站（VRSVRS，Virtual Reference StationVirtual Reference Station） 区域改正参数区域改正参数（FKPFKP，Flchen-Korr

22、ektur-ParameterFlchen-Korrektur-Parameter） 主辅站技术主辅站技术（MAXMAX，Master-Auxiliary Corrections Master-Auxiliary Corrections ） - -网络参考站系统（网络参考站系统（NRSNRS，NET Reference Station NET Reference Station ） 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 虚拟参考站技术虚拟参考站技术(VRS) 流动站将自身的概略位置（流动站将自身的概略位置（GGA）发送给数据）发送给数据 处理中心，数据处理中心选择用户周围的三个

23、处理中心，数据处理中心选择用户周围的三个 参考站，并根据改正模型在用户附近虚拟一个参考站，并根据改正模型在用户附近虚拟一个 基准站，将虚拟基准站的数据通过与常规基准站，将虚拟基准站的数据通过与常规RTK 相同的方式发送给流动站相同的方式发送给流动站 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 VRS特点特点 全网电离层，对流层，轨道误差模型化；全网电离层，对流层，轨道误差模型化； 双向数据通讯；双向数据通讯； 用户量受通讯能力的限制；用户量受通讯能力的限制； 易于监控和管理流动站用户权限、作业；易于监控和管理流动站用户权限、作业； 使用使用NTrip协议可以很容易实现对用户权限的管理

24、协议可以很容易实现对用户权限的管理 发送内容与传统发送内容与传统RTK相同相同 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 区域改正参数技术（区域改正参数技术（ FKP） FKP是指利用是指利用GPS 基准站观测数据基准站观测数据(相位观测值相位观测值 和伪距观测值等和伪距观测值等) 及基准站已知坐标等信息及基准站已知坐标等信息,计算计算 得到基准网范围内与时间或空间相关的误差改得到基准网范围内与时间或空间相关的误差改 正数模型正数模型,然后利用测量点的近似坐标内插出测然后利用测量点的近似坐标内插出测 量点的误差改正数量点的误差改正数,将它应用到观测值中将它应用到观测值中,从而消从而

25、消 除各种与时间和空间有关的误差除各种与时间和空间有关的误差,获得高精度的获得高精度的 定位结果。定位结果。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 区域改正参数技术（区域改正参数技术（FKP） 数据处理中心广播主站的观测值（与常规数据处理中心广播主站的观测值（与常规RTK 相同），同时通过相同），同时通过RTCM59广播一组模型参数。广播一组模型参数。 流动站根据自身位置和主站位置，以及与距离流动站根据自身位置和主站位置，以及与距离 有关的模型参数计算改正值，并用计算除的改有关的模型参数计算改正值，并用计算除的改 正值改正观测值，从而进行正值改正观测值，从而进行RTK定位。定位

26、。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 FKP技术特点技术特点 单向通讯（流动站不需要发送单向通讯（流动站不需要发送GGA） 无法兼容传统无法兼容传统RTK流动站，要求流动站能处理流动站，要求流动站能处理 RTCM59信息信息 单向数据通讯，用户只接收不发播，具有良好单向数据通讯，用户只接收不发播，具有良好 的隐蔽性；的隐蔽性； 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 主辅站技术（主辅站技术（MAX） 数据处理中心广播主站观测值（与常规数据处理中心广播主站观测值（与常规RTK相相 同），同时通过同），同时通过RTCM3.1 10141017消息发送消息发送 一组

27、辅站数据（只发送辅站改正数与主站改正一组辅站数据（只发送辅站改正数与主站改正 数的差值，以及辅站坐标与主站坐标的差值，数的差值，以及辅站坐标与主站坐标的差值， 为了减低传输负担）。流动站收到广播消息后，为了减低传输负担）。流动站收到广播消息后， 计算自身位置的改正数，并加到观测值中，进计算自身位置的改正数，并加到观测值中，进 行常规行常规RTK定位定位 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 MAX技术特点技术特点 数据量大，需要发送主站及一系列辅站的改正数据量大，需要发送主站及一系列辅站的改正 数；数； 单向数据通讯，用户只接收不发播，具有良好单向数据通讯，用户只接收不发播，具

28、有良好 的隐蔽性；的隐蔽性； 无法兼容常规无法兼容常规RTK流动站，需要流动站能处理流动站，需要流动站能处理 RTCM3.1 10141017信息；信息； 用户量没有限制；用户量没有限制； 不利于监控和管理流动站用户的作业和权限不利于监控和管理流动站用户的作业和权限 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 iMAX(Individual MAX) 增强了个人的应用增强了个人的应用 流动站发送流动站发送GGA 易于监控和管理流动站用户权限、作业；易于监控和管理流动站用户权限、作业； 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 网络参考站系统网络参考站系统(NRS) NRS

29、NRS（Net Reference Station Net Reference Station ）是南方公司）是南方公司 在虚拟参考站技术的基础上，吸收其他网络在虚拟参考站技术的基础上，吸收其他网络 CORSCORS技术优点，结合中国实际进一步发展和延技术优点，结合中国实际进一步发展和延 伸的自主创新成果伸的自主创新成果 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 NRS系统特点系统特点 特有的特有的DEEP-NRS技术，使网的可用性大大提高技术，使网的可用性大大提高 数据加密技术数据加密技术 支持支持NTrip协议，系统兼容国内外各种型号的协议，系统兼容国内外各种型号的GPS 支持

30、多种差分格式支持多种差分格式 RTCM2.x(含含RTD)、 CMR RTCA 、RTCM30 自定义图形显示自定义图形显示 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 GPSGPS产品产品 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 多样、高端的多样、高端的GPS产品成为主流产品成为主流 随着电子信息终端技术的快速发展，随着电子信息终端技术的快速发展，GPS产品产品 不断向更轻、更小、更齐全功能方向发展，高端产不断向更轻、更小、更齐全功能方向发展，高端产 品逐渐成为主线品逐渐成为主线 测量行业的测量行业的RTK产品产品 GIS个人手持定位系统个人手持定位系统 空间定位技术

31、及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 CORS系统下的网络系统下的网络RTK主机主机 工作模式在网络基站的支持下，方便程度达到最工作模式在网络基站的支持下，方便程度达到最 大化大化 主要是开放的天空，对野外工作者来说，就是完主要是开放的天空，对野外工作者来说，就是完 全全“无脑化无脑化”的作业模式的作业模式 改善了原来常规测量的流程，直接从最高级别控改善了原来常规测量的流程，直接从最高级别控 制点制点“CORS基站基站”下发展控制和最细部的测量点下发展控制和最细部的测量点 需要一个系统的支持，网络需要一个系统的支持，网络RTK机房中心的支持机房中心的支持 需要通讯系统的支持需要通讯系统的支

32、持 大量的单台流动站和单人测量系统工作模式会快大量的单台流动站和单人测量系统工作模式会快 速进入各个测量单位速进入各个测量单位 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 进口进口RTK厂商厂商 天宝（天宝（R8、R6） 阿斯泰克（阿斯泰克（Z-X，Z-Max） 加瓦特（加瓦特（ 凯旋凯旋-1和凯旋和凯旋-4） 拓普康（拓普康（HiPer Pro、GR-3 ） Novatel （最主要的（最主要的OEM厂商）厂商） 徕卡（徕卡（GPS1220 、GPS1230 ） Magellen（Thales） Hemisphere， Datagrid 双频接收机由于用户量小，专利垄断等原因，双频

33、接收机由于用户量小，专利垄断等原因， 生产的厂家较少，价格垄断生产的厂家较少，价格垄断 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 国产国产RTK厂商厂商 南方（南方（S86、S82） 中海达（中海达（V8） 华测（华测（X90、X91） 目前都是目前都是OEM制造，没有完全的自主制造技术制造，没有完全的自主制造技术 国产的双频接收机技术近一两年将会取得突破，国产的双频接收机技术近一两年将会取得突破， 这种突破会彻底使测量型这种突破会彻底使测量型GPS的市场重新洗牌，的市场重新洗牌， 价格下降价格下降 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 手持手持GPS主要厂商主要厂

34、商 Garmin 麦哲伦 最大的芯片厂家SiRF 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 20002000国家大地坐标系简介国家大地坐标系简介 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 CGCS2000的定义 CGCS2000CGCS2000符合符合IERSIERS（国际地球旋转和参考系服（国际地球旋转和参考系服 务局）务局）ITRSITRS（国际地球参考系）的下列定义：（国际地球参考系）的下列定义： 原点在包括海洋和大气的整个地球的质量中心；原点在包括海洋和大气的整个地球的质量中心； 长度单位为米（长度单位为米（SISI），这一尺度与地心局部框架的），这一尺度与地心

35、局部框架的 TCGTCG（地心坐标时）时间坐标一致；（地心坐标时）时间坐标一致； 定向在定向在1984.01984.0时与国际时间局（时与国际时间局（BIHBIH）定向一致；）定向一致； 定向随时间的演变由整个地球水平构造运动无整体定向随时间的演变由整个地球水平构造运动无整体 旋转（旋转（no-net-rotationno-net-rotation）的条件保证。）的条件保证。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 CGCS2000的定义 以上定义对应一个右手地固直角坐标系，它的原点和轴定义以上定义对应一个右手地固直角坐标系，它的原点和轴定义 如下：如下： 原点在地球质量中心；原

36、点在地球质量中心； Z Z轴指向轴指向IERSIERS参考极方向；参考极方向； X X轴为轴为IERSIERS参考子午面与通过原点且同参考子午面与通过原点且同z z轴正交的赤道面的交轴正交的赤道面的交 线；线； Y Y轴与轴与Z Z、 X X轴构成右手直角坐标系。轴构成右手直角坐标系。 参考椭球的几何中心与坐标系的原点重合，其旋转轴与坐标参考椭球的几何中心与坐标系的原点重合，其旋转轴与坐标 系的系的Z Z轴重合。轴重合。 正常椭球与参考椭球一致。正常椭球与参考椭球一致。 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 CGCS2000：参考椭球 Y X Z 地球质心 IRM 参考椭球 I

37、RP CGCS2000 坐标系定义 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 CGCS2000：参考椭球 CGCS2000参考椭球的定义常数参考椭球的定义常数: 赤道半径：赤道半径： a = 6378137 m 扁率扁率: f = 1:298.257222101 地心引力常数：地心引力常数：GM = 3.9860044181014m3s-2 旋转速度：旋转速度： =7.29211510-5rad s-1 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 CGCS2000：参考椭球常数 导出几何常数值 b = 6356752.3141 m 短半轴短半轴 E = 521854.00

38、970025 m 线偏心率线偏心率 c = 6399593.6259 m 极曲率半径极曲率半径 e= 0.290 第一偏心率平方第一偏心率平方 e = 0.2816 第一偏心率第一偏心率 e = 0.548 第二偏心率平方第二偏心率平方 e = 0.1917 第二偏心率第二偏心率 f = 0.118 扁率扁率 b/a= 0.996647189319 轴比轴比 b/a Q = 10001965.7293 m 子午圈一象限弧长子午圈一象限弧长 V = 13.546 km3 椭球体积椭球体积 S = 510065621.718 km2 椭球表面积椭球表面积 R1 = 6371008.7714 m 算

39、术平均半径算术平均半径 R2 = 6371007.1809 m 同面积之球的半径同面积之球的半径 R3 = 6371000.7900 m 同体积之球的半径同体积之球的半径 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 CGCS2000：参考椭球常数 导出物理常数值 U0= 62636851.7149 m2s-2 椭球面正常位椭球面正常位 J2= 0.18x10-2 2阶带谐系数阶带谐系数 J4= -0.2370911256141x10-5 4阶带谐系数阶带谐系数 J6= 0.62x10-8 6阶带谐系数阶带谐系数 J8= -0.1426811009798x10-10 8阶带谐系数阶带谐

40、系数 J10 = 0.1214393383343x10-13 10阶带谐系数阶带谐系数 m = 0.678 m=2a2b/GM e = 9.7803253361 ms-2 赤道正常重力赤道正常重力 p = 9.8321849379 ms-2 极正常重力极正常重力 = 9.7976432224 ms-2 平均正常重力平均正常重力 fg = 0.137 重力扁率重力扁率 k = 0.931 k=bp p/a/ae e-1-1 M = 5.973331961024 kg 地球质量（包括大气）地球质量（包括大气） 空间定位技术及应用 测量测量GNSS技术发展技术发展 CGCS2000的实现 CGCS2000通过通过2000国家国家GPS大地控制网的坐标和大地控制网的坐标和 速度具体实现。参考历元为速度具体实现。参考历元为2000.0。 2000国家国家GPS大地控制网是在测绘、地震和科学院大地控制网是在测绘、地震和科学院 等部门布设的等部门布设的4个个GPS网联合平差的基础上得到的一网联合平差的基础上得到的一 个全国规模的个全国规模的GPS大