摘要： 對我國目前所使用的三種不同大地坐標系統(tǒng)的建立、現(xiàn)狀以及未來進行了分析，認為我國大地坐標系統(tǒng)的統(tǒng)一是必然的趨勢。
關鍵字： 參心坐標系 地心坐標系 獨立坐標系
1 引言
據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界的坐標系統(tǒng)有140多個。目前在我國存在著三類常用的大地坐標系統(tǒng)，即參心坐標系統(tǒng)、地方獨立坐標系統(tǒng)和地心坐標系統(tǒng)。這些大地坐標系滿足了我國各行各業(yè)在各自發(fā)展階段的不同需求，但在實際使用中，程度不同的存在一些問題。特別是隨著高精度衛(wèi)星定位技術的廣泛應用，目前的大地坐標系統(tǒng)已不能滿足當前和今后發(fā)展的需要，改善和更新國家大地坐標系統(tǒng)的任務已擺在了測繪工作者面前。
2 參心坐標系
參心坐標系是在參考橢球內建立的O-XYZ坐標系。原點O為參考橢球的幾何中心，X軸與赤道面和首子午面的交線重合，向東為正。Z軸與旋轉橢球的短軸重合，向北為正。Y軸與XZ平面垂直構成右手系。
參心坐標系是我國基本測圖和常規(guī)大地測量的基礎。自新中國建立后，國家就著手建立新的統(tǒng)一的國家坐標系，由于技術條件和交通條件的限制，要在全國建立統(tǒng)一的坐標系其工作量是相當艱辛和巨大，經過測繪系統(tǒng)近四年的努力，我國擴展和延伸了前蘇聯(lián)坐標的1942年坐標系，于1954年首次建立了我國統(tǒng)一的國家大地坐標系“1954年北京坐標系”。60年代初，北京系首級網也基本覆蓋了我國的大部分地區(qū)。1980年“北京坐標系”改算為“1980西安坐標系”，“西安坐標系”首級坐標網和加密已覆蓋全國。
經過天文大地網整體平差后，我國目前形成了三種參心坐標系，即1954年北京坐標系（局部平差成果），1980年西安坐標系和1954年北京坐標系（整體平差轉換值）。這三種參心坐標系目前均在使用，預計在今后較長一段時間還將并存。
3 地方獨立坐標系
地方獨立坐標系是各個地方根據(jù)自己的實際需求建立的O-XYZ坐標系。原點O有些是實際中的點，有些是假設的。三軸方向根據(jù)地方實際情況確定。
在50年代初舊中國遺留的舊坐標和殘缺不全的地圖資料在城市中基本被廢除，為了恢復工業(yè)建設和城市建設、編制城市發(fā)展規(guī)劃，在國家坐標系未完成之前，在我國大、中城市建立了完全互不相干的城市獨立坐標系，滿足恢復建設的需要，在“1954年北京坐標系”建立后，各城市“獨立坐標系”與“北京坐標系”進行了連測，但基于當時的政治局勢，也有意將城市坐標系進行平移和旋轉，形成了上百個一直沿用至今的城市“獨立坐標系”。
我國已進入現(xiàn)代化社會，各種跨行業(yè)行政區(qū)域的工程越來越多，如連接城市之間的各種道路工程、供電、通訊線工程、水利工程、災害預防工程等，這些跨行政區(qū)域的工程全部使用國家坐標系來進行工程設計、施工和管理的，但是現(xiàn)在的狀況是這些工程一旦進入城市區(qū)域，因使用的坐標系與城市獨立坐標系不同，資料不能拼接，給工程建設部門和城市規(guī)劃部門帶來許多困難，往往在選線、設計時要花很多的人力、物力、財力和時間去協(xié)調、整理兩個不同坐標系資料，在后期的管理中也是分別用兩個坐標系進行管理，暴露出資料不全、重合點處理不當、網形結構太差等諸多矛盾和弊病。如果要建立城市地理信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)根本就沒有辦法統(tǒng)一，地理信息系統(tǒng)怎樣建成，談何應用？
隨著技術的發(fā)展，獨立坐標系的區(qū)域性割據(jù)已嚴重影響到先進技術的發(fā)展和應用，在不遠的將來，它將退出歷史舞臺。
4 地心坐標系
地心坐標系是在大地體內建立的O-XYZ坐標系。原點O設在大地體的質量中心，用相互垂直的X，Y，Z三個軸來表示，X軸與首子午面與赤道面的交線重合，向東為正。Z軸與地球旋轉軸重合，向北為正。Y軸與XZ平面垂直構成右手系。
地心坐標系是為了滿足遠程武器和航天技術發(fā)展需要而建立的一種大地坐標系統(tǒng)。從70年代起，我國先后在1978年和1988年綜合利用國內外天文、重力和人衛(wèi)觀測資料，分別推算出《DX-1》和《DX-2》轉換參數(shù)，利用這組轉換參數(shù)，可以將1954年北京坐標系坐標、1980年西安坐標和1982年北京坐標系化算為地心坐標系坐標。
80年代中期，GPS定位技術在全國范圍內得到了廣泛應用，它采用了1984年世界大地坐標（WGS-84）或國際地球參考系（ITRS），它們的地心坐標精度分別達到了米級和厘米級。
《DX-1》和《DX-2》兩種地心坐標系統(tǒng)當前只在少數(shù)部門使用，而世界大地坐標（WGS-84）或國際地球參考系（ITRS）兩種地心坐標系已廣泛用于衛(wèi)星導航系統(tǒng)中。
由于衛(wèi)星導航系統(tǒng)的全球性，它的點位坐標易于獲得，加之定位的高精度，空間數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一，為“3S”技術的廣泛應用提供了良好的基礎。因此現(xiàn)在人們傾向于用地心坐標系來代替參心坐標系和地方獨立坐標系。
5 建立新一代地心坐標系
三類坐標系統(tǒng)各有特定的服務對象和使用范圍，它們在國家的經濟建設和國防建設中均發(fā)揮了重要作用。但是隨著大地測量技術的日益發(fā)展，它們與社會經濟發(fā)展和全球化趨勢也日益不相適應，在實際使用中存在著一些問題，主要表現(xiàn)在：
（1）我國目前使用的三個參心坐標系、地方獨立坐標系和兩個地心坐標系都是依據(jù)80年代中期以前的測量資料建立的，它們在坐標維數(shù)、精度和框架方面已經不能滿足用戶的需求，也不能適應現(xiàn)代的三維定位技術。
