全面讲解2000坐标系和WGS84坐标系的区别联系

大家好，欢迎大家来到测量小课堂，为大家带来的是2000坐标系和WGS84坐标系讲解

01 概述

由于历史原因，业内普遍对WGS84坐标系存在一定程度的误解，诸多文献对WGS84坐标系的解释也比较含糊，给测绘、导航、遥感、地信等工作带来一定困扰。本文重点对CGCS2000坐标系与WGS84坐标系的关系等问题进行了较详细的总结、归纳和辨析。

02 坐标系关系

CGCS2000与WGS84关于坐标系原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的。

（1）CGCS2000：国家坐标系

CGCS2000坐标是2000.0历元的瞬时坐标，用于各种生产活动，强调统一性、规范性、自洽性、稳定性。

（2）WGS84：卫星导航坐标系

WGS84坐标是观测历元的动态坐标，用于导航，强调实时性、动态性。

两者用途不同，特点不同，但都统一于ITRS坐标系，都对准ITRF框架。可通过历元归算、框架转换互相转换。

03 参考椭球关系

参心地固坐标系是通过参考椭球的定向、定位，先将椭球固定在地球上，然后将空间直角坐标系安放在椭球上。CGCS2000与WGS84坐标系都属于地心地固坐标系。地心地固坐标系直接将空间直角坐标系固定在地球上。坐标系的定义和参考框架的实现都与椭球无关。由于经纬度坐标使用起来更方便，因此引入一个椭球，安放在空间直角坐标系上。

（1）WGS84椭球与CGCS2000椭球都来自1980大地测量参考系统GRS80椭球，也都做了微小的改进；

（2）两个椭球仅扁率有微小差异，引起同一点的坐标差异小于0.105mm。

因此，在各类软件中如果没有CGCS2000坐标系选项，完全可用WGS84坐标系代替CGCS2000坐标系。在软件中选择一个坐标系，本质上就是选择了该坐标系对应的椭球的参数。

04 坐标实现方式

（1）CGCS2000的实现

CGCS2000通过2000国家GPS大地控制网2500个框架点实现，对准ITRF97框架。

（2）WGS84的实现

WGS84坐标系由26个全球分布的监测站坐标来实现。不同版本的WGS84对应相应的ITRF版本和参考历元。

（3）框架比较

1）CGCS2000实现精度为3cm；

2）WGS84(1762)与ITRF符合优于1cm。

通过以上比较，一般的结论是CGCS2000和WGS84应该符合在±5cm 以内。但是应该注意：

1）这个结论指的是CGCS2000与WGS84参考框架之间的差异，而不是用户的WGS84坐标之间的差异。

2）这个结论不是通过联测WGS84监测站和CGCS2000框架点直接得到的，而是通过与ITRF间接比较，得到的理论差异。

05 地基框架与天基框架

地心坐标区分为不同坐标系的根本原因在于，实现这些坐标系的参考框架不同，然后才是选用的椭球不同。

这里注意坐标系实现的参考框架与对准的参考框架（ITRF）不是一个概念。

（1）地基框架与天基框架

1）CGCS2000坐标系的参考框架主要是国内的2500个GPS控制点。WGS84的参考框架是26个全球分布的GPS监测站，这些都属于地基参考框架。

2）WGS84监测站精度可达1cm，但用户无法联测。监测站坐标用来计算GPS星历。广播星历、精密星历构成了WGS84的天基参考框架。

（2）相对定位与绝对定位

1）各种相对定位（实时动态定位RTK、差分定位、静态定位、常规控制测量）是以地面框架点坐标作为起算数据的，都直接使用地基参考框架。

2）而绝对定位（精密单点定位、码伪距单点定位）则是以卫星星历（精密、广播）作为起算数据的，使用卫星星历作为天基参考框架。

卫星星历是利用地面监测站的卫星跟踪数据计算得到的。

06 坐标值差异

通过坐标系定义和实现上的比较，认为 CGCS2000和WGS84是相容的、一致的。最常见的问题是：一个点的WGS84和CGCS2000坐标差多少？通常所说的这两个坐标系差几厘米的含义，其实指的是CGCS2000与WGS84参考框架的理论差异，而不是用户坐标之间的差异。

（1）一般情况下，WGS84坐标是观测历元，而CGCS2000坐标是2000.0历元。当前，两个历元相差超过19年，由于地壳运动，坐标相差约0.6m（每年约3cm）。

（2）即便同在2000.0历元，如果WGS84坐标是米级精度，CGCS2000坐标是厘米级精度，不能说米级精度坐标和厘米级精度坐标只差几厘米。

（3）ITRF2014与ITRF97的差异，在2000.0历元约为5cm，在2020.0历元约为15cm。WGS84坐标精度为米级，一般不考虑框架差异。

因此，不能一概而论，也不能说只差几厘米。

一个点的WGS84和CGCS2000坐标差异主要来自：历元（框架）不同、精度不同、实现不同。归算到2000.0历元的WGS84坐标和CGCS2000坐标可不做区分。区别在于精度不同、实现方式不同。（此处暂不考虑速度场的误差、高程变化对历元归算的影响。）