要回答这个问题,首先要从大地坐标系说起。大家都知道地球的外表是起伏变化的,因为地球上有高山、平原、峡谷等。地表约71%的面积是海洋,29%的面积是陆地,陆地几乎是被海洋包围和分割。如果将平均海水面延伸到大陆及岛屿内部,构成闭合曲面,这个闭合曲面称为大地水准面。大地水准面是一个不规则的曲面,不能直接用数学公式表述。这怎么进行大地测量?
既然大地水准面近似一个椭球面,那就构建一个椭球体,去拟合不规则的大地水准面。
在1952年以前,中国使用的是美国的海福特(Hayford)椭球体。1952年后,中国向苏联“老大哥”学习,采用苏联的克拉索夫斯基椭球体建立大地坐标系,这个参考椭球体的坐标原点在前苏联玻尔可夫天文台,中国于1954年在国内测定了由玻尔可夫天文台延伸到北京的大地原点,完成椭球体的定位。
因此叫1954年北京坐标系,简称北京54(BJ-54)。采用青岛验潮站1950-1956年验潮资料确定的黄海平均海水面为“全国统一高程基准面”,这就是所说的1956年黄海高程。
1975年前后,国家在陕西泾阳县永乐镇建立中国自己的大地原点,该地点位于中国大陆的中部,投影误差较小。
中国大地坐标原点与此同时,国际上许多国家合作,采用全球的大地水准面数据,建立起国际性的椭球体模型,如1975年的国际椭球体等。随着中国与西方国家关系改善,1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议,确定重新定位,建立我国新的坐标系,即1980年国家大地坐标系。
该大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会(IUGG)第十六届大会推荐国际椭球体的数据,即IAG 75地球椭球体。坐标原点为中国在泾阳县永乐镇建立的大地原点,因为距离西安市不远,因此该坐标系统又称为西安80坐标系,简称西安80。
随着卫星导航技术的广泛使用,地心坐标系成为趋势,生产生活中也对地心坐标系提出迫切需求。
2008年7月1日中国开始启用2000国家大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 2000,CGCS2000),该坐标系是我国自主建立、结合中国实际国情的地心坐标系。
实现了由地表原点到地心原点、由二维到三维、由低精度到高精度的转变,适应现代空间技术发展趋势,满足我国北斗全球定位系统、全球航天遥感、海洋监测及地方性测绘服务等对确定一个与国际衔接的全球性三维大地坐标参考基准的迫切需求。