基于IGS 站点的煤矿CGCS2000 坐标获取方法研究

闻燕豪

（山东煤炭地质局物探测量队，山东 济南 250104）

我国CGCS2000 坐标系是ITRF97 在中国的复现和加密，对准其历元2000.0 下坐标[1]。该坐标系是以地球质量中心为原点的地心坐标系，可以有效满足大地测量、地球物理研究、定位导航应用等经济社会发展的使用需求[2]。在煤矿生产中，为获取控制点CGCS2000 坐标系下坐标，通常采用如下三种方法：与高等级CGCS2000 控制点联测，利用平差处理，获取工程控制点CGCS2000 坐标；按照煤矿周边公共点求取的WGS84 坐标系和CGCS2000坐标系转换参数，利用七参数转换法求取工程控制点CGCS2000 坐标；求取煤矿工程控制点WGS84坐标系下坐标，利用ITRF 框架转换参数，获取ITRF97 坐标系下坐标，随后利用速度场格网，获取工程控制点CGCS2000 坐标。由于第一种方法需要增加外业工作量，第二种方法需要已知区域转换参数，获取CGCS2000 坐标需要付出巨大人力和经济成本，本文将利用IGS 站点求取CGCS2000 坐标。

1 CGCS2000 坐标系和WGS84 坐标系比较

CGCS2000 坐标系和WGS84 坐标系都是地心的坐标系，地心为包括海洋和大气在内的整个地球的质量中心，长度单位是米，定向初始由1984.0 国际时间局的定向给定，Z 轴指向IERS 参考极方向，X 轴指向IERS 参考子午面同赤道面的交点，Y 轴与Z 轴和X 轴构成右手正交坐标系[3-4]。

由表1 可知，CGCS2000 坐标系椭球参数长半轴a和扁率f采用了GRS80 椭球值，地球的地心引力常数GM 和地球角速度ω采用了IERS 推荐值。

表1 CGCS2000 和WGS84 坐标系椭球参数

2 WGS84 坐标系到CGCS2000 坐标系的转换

2.1 坐标框架转换

选取中国周边IGS 站点数据（ftp://lox.ucsd.edu/rinex），利用GAMIT/GLOBK 软件进行基线解算并求取工程控制点ITRF08 框架下坐标[5]。根据ITRF08 框架到ITRF97 框架转换参数（表2），采用七参数转换，求取工程控制点ITRF97 框架下坐标。

表2 ITRF08 框架到ITRF97 框架转换参数

ITRF08 框架到ITRF97 框架的坐标转换七参数转换模型为：

2.2 历元归算

CGCS2000 历元归算可以通过速度格网模型，将测站历元归算到2000.0 历元。某一历元T坐标归算公示为：

其中：X2000、Y2000、Z2000为工程控制点ITRF97框架下2000.0 历元坐标，即CGCS2000 坐标；XT、YT、ZT为工程控制点测量历元时间ITRF97 框架下坐标；VX、VY、VZ为控制点在ITRF97 框架下的速度。

3 matlab 程序实现

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为ITRF08 框架到ITRF97 框架转换参数，EPO 为历元时间，

rms_Tx，rms_Ty，rms_Tz，rms_D，rms_Rx，rms_

Ry，rms_Rz为转换参数速率，M 为框架旋转矩阵，Vxyz 为历元转换速度值。

4 实例分析

为验证基于IGS 站点获取的煤矿CGCS2000 坐标精度，采用中国大陆3度速度场格网模型[1]，用格网平均值代替格网内任意一点速度，通过公式（2）求取滕州东大煤矿工程控制点CGCS2000 坐标，与利用传统方法获取的站点坐标对比，结果见表3。

表3 基于IGS 站点获取的煤矿CGCS2000 坐标误差

计算坐标值反算基线长度与基线解算差值，结果见表4。

表4 坐标值反算基线长度与基线解算长度差值

5 结论

随着CGCS2000 坐标系的建立和启用，煤矿测绘成果需采用CGCS2000 坐标，本文利用IGS 站点和工程控制点联合解算的方式，利用ITRF 框架转换参数，获取ITRF97 坐标系下坐标，随后利用速度场格网模型，获取煤矿工程控制点CGCS2000 坐标。结果表明：

（1）基于IGS 站点的煤矿CGCS2000 坐标获取方法精度能够满足工程需要；

（2）GPS 观测网具有较高内符合精度。