基于IGS 站點的煤礦CGCS2000 坐標獲取方法研究

聞燕豪

（山東煤炭地質局物探測量隊，山東 濟南 250104）

我國CGCS2000 坐標系是ITRF97 在中國的復現和加密，對準其歷元2000.0 下坐標[1]。該坐標系是以地球質量中心為原點的地心坐標系，可以有效滿足大地測量、地球物理研究、定位導航應用等經濟社會發展的使用需求[2]。在煤礦生產中，為獲取控制點CGCS2000 坐標系下坐標，通常采用如下三種方法：與高等級CGCS2000 控制點聯測，利用平差處理，獲取工程控制點CGCS2000 坐標；按照煤礦周邊公共點求取的WGS84 坐標系和CGCS2000坐標系轉換參數，利用七參數轉換法求取工程控制點CGCS2000 坐標；求取煤礦工程控制點WGS84坐標系下坐標，利用ITRF 框架轉換參數，獲取ITRF97 坐標系下坐標，隨后利用速度場格網，獲取工程控制點CGCS2000 坐標。由于第一種方法需要增加外業工作量，第二種方法需要已知區域轉換參數，獲取CGCS2000 坐標需要付出巨大人力和經濟成本，本文將利用IGS 站點求取CGCS2000 坐標。

1 CGCS2000 坐標系和WGS84 坐標系比較

CGCS2000 坐標系和WGS84 坐標系都是地心的坐標系，地心為包括海洋和大氣在內的整個地球的質量中心，長度單位是米，定向初始由1984.0 國際時間局的定向給定，Z 軸指向IERS 參考極方向，X 軸指向IERS 參考子午面同赤道面的交點，Y 軸與Z 軸和X 軸構成右手正交坐標系[3-4]。

由表1 可知，CGCS2000 坐標系橢球參數長半軸a和扁率f采用了GRS80 橢球值，地球的地心引力常數GM 和地球角速度ω采用了IERS 推薦值。

表1 CGCS2000 和WGS84 坐標系橢球參數

2 WGS84 坐標系到CGCS2000 坐標系的轉換

2.1 坐標框架轉換

選取中國周邊IGS 站點數據（ftp://lox.ucsd.edu/rinex），利用GAMIT/GLOBK 軟件進行基線解算并求取工程控制點ITRF08 框架下坐標[5]。根據ITRF08 框架到ITRF97 框架轉換參數（表2），采用七參數轉換，求取工程控制點ITRF97 框架下坐標。

表2 ITRF08 框架到ITRF97 框架轉換參數

ITRF08 框架到ITRF97 框架的坐標轉換七參數轉換模型為：

2.2 歷元歸算

CGCS2000 歷元歸算可以通過速度格網模型，將測站歷元歸算到2000.0 歷元。某一歷元T坐標歸算公示為：

其中：X2000、Y2000、Z2000為工程控制點ITRF97框架下2000.0 歷元坐標，即CGCS2000 坐標；XT、YT、ZT為工程控制點測量歷元時間ITRF97 框架下坐標；VX、VY、VZ為控制點在ITRF97 框架下的速度。

3 matlab 程序實現

f u n c t i o n X Y Z S a v e = i t r f 0 8 _cgcs2000(X,Y,Z,t,vx,vy,vz)

Tx=4.8；Ty=2.6；Tz=-33.2；D=2.92；Rx=0.00；Ry=0.00；Rz=0.06；

EPO=2000.0;

其 中Tx、Ty、Tz、D、Rx、Ry、Rz為ITRF08 框架到ITRF97 框架轉換參數，EPO 為歷元時間，

rms_Tx，rms_Ty，rms_Tz，rms_D，rms_Rx，rms_

Ry，rms_Rz為轉換參數速率，M 為框架旋轉矩陣，Vxyz 為歷元轉換速度值。

4 實例分析

為驗證基于IGS 站點獲取的煤礦CGCS2000 坐標精度，采用中國大陸3度速度場格網模型[1]，用格網平均值代替格網內任意一點速度，通過公式（2）求取滕州東大煤礦工程控制點CGCS2000 坐標，與利用傳統方法獲取的站點坐標對比，結果見表3。

表3 基于IGS 站點獲取的煤礦CGCS2000 坐標誤差

計算坐標值反算基線長度與基線解算差值，結果見表4。

表4 坐標值反算基線長度與基線解算長度差值

5 結論

隨著CGCS2000 坐標系的建立和啟用，煤礦測繪成果需采用CGCS2000 坐標，本文利用IGS 站點和工程控制點聯合解算的方式，利用ITRF 框架轉換參數，獲取ITRF97 坐標系下坐標，隨后利用速度場格網模型，獲取煤礦工程控制點CGCS2000 坐標。結果表明：

（1）基于IGS 站點的煤礦CGCS2000 坐標獲取方法精度能夠滿足工程需要；

（2）GPS 觀測網具有較高內符合精度。