基本介紹
坐標系建立背景,坐標系的實現,使用與存在的問題,
坐標系建立背景
我國1949年前曾建立過南京坐標系，採用貝塞爾橢球，其長半軸a=6377397．155m，扁率ƒ=1：299．1528，以南京大石橋天文點天文坐標作為大地坐標系的原點，在我國南方一些地區推行。日本帝國主義曾在東北地區建立過長春坐標系，採用貝塞爾橢球，以長春附近三角點歡喜嶺天文坐標作為大地坐標系的原點。
1949年後，國家開始大規模經濟建設，大地網布設逐漸展開，1951年首先布設了北京至石家莊一等三角鎖，以後逐步推向河北、山東等地區。當時需對已測一等三角鎖進行單鎖平差，再以其控制二等補充網，推算資用坐標。為了滿足測制基本比例尺地形圖的急需，決定暫行建立以石家莊基線網柳辛莊為原點的大地坐標系，採用克拉索夫斯基橢球，單點定位方式，將天文坐標視為大地坐標。這個坐標系使用時間短暫，很快就被1954年北京坐標系所取代。
隨著國家經濟的發展和國防建設的需要，建立國家大地坐標系的任務已提到日程。1953年夏季，前蘇聯軍事測繪部門按照一等三角測量的綱要，對我國東北地區一等三角鎖進行了聯測。根據當時的條件，考慮到前蘇聯建立大地坐標系所依據的理論與方法，我國有關部門決定依據此建立國家大地坐標系。
當時我國東北境內一等三角鎖是1934—1945年日本關東軍布測的，共有24個鎖段，531個三角點，直到日本投降在東北的三角測量仍未最後完成。前蘇聯軍事測繪部門與之聯測地點有三處，它們是吉拉林一等基線網擴大邊端點，呼瑪一等基線網擴大邊端點與綏芬河地區的2個三角點。後一地區是由牡丹江一等基線網向東支出至綏芬河一個鎖段的一端。20世紀50年代後期，我國開始在東北地區初步改造舊一等三角鎖，1958年才在綏芬河南的東寧布設了一個一等基線網，稱東寧基線網。因此，我國一等三角鎖聯測準確的說法應該是聯測通過吉拉林、呼瑪兩基線網擴大邊的端點和綏芬河地區的2個三角點。
坐標系的實現
根據我國政府的委託，前蘇聯軍事測繪部門對我國東北境內1935—1945年已有的與1953年前所測的一等三角鎖進行了局部平差。第一期於1954年(上半年)將約北緯42°開魯、鐵嶺以北的5個鎖環，19個三角鎖段依前蘇聯與中國三角鎖聯測的三角點為起算進行局部平差，這樣確定的大地坐標系被定為1954年北京坐標系。
1955年又對上述局部平差的一等鎖以南，北京以東，濟南以北4個鎖環進行了局部平差，後來增加鄭州、徐州、合肥、靖江以北3個鎖環，計28個三角鎖段於同年再次進行重新平差。1954年平差的結果被稱為東北部地區一等三角鎖平差，1955年平差的結果被稱為東部地區一等三角鎖平差。1956年又進行了我國東南部地區一等三角鎖局部平差。1958年國家測繪總局第一分局對我國中部地區一等三角鎖進行了局部平差。1961年總參謀部測繪局完成了西北地區一等三角鎖平差。同年，國家測繪總局第一分局還完成了新疆南部地區一等三角鎖平差。1962年國家測繪總局第二分局在舊一等鎖適當改造的基礎上，對東北、內蒙古地區的一等三角鎖又重新進行了平差。後來於20世紀60年代，國家測繪總局第一分局又連續完成了我國西南部、川西一等三角鎖與青藏地區一、二等導線的平差。
東北部地區一等三角鎖平差時，前蘇聯軍事測繪部門文獻中，明確記載著“1942年坐標系平差，並以蘇聯一等三角點起算”。以後每一次局部地區一等三角鎖平差都是採用已有局部平差所得已知坐標作逐一傳算。在一等三角鎖已局部平差的基礎上，再推求二等以下各等三角點坐標。一個大地坐標系，主要取決於選定的參考橢球參數，定義的各基本參考面以及通過定位給定的大地原點上的一組相應的大地基準數據。其他一些因改造舊鎖網，或增加了觀測量或改變推算路線產生的差異，不應作為兩坐標系不同的依據。因而說1954年北京坐標系實際上是1942年前蘇聯大地坐標系的延伸。
1942年大地坐標系採用克拉索夫斯基橢球。地極選用根據國家領土範圍由本國各天文台確定的平極，首子午面約定為格林尼治天文台子午面。
我國的1954年北京坐標系採用克拉索夫斯基橢球，大地原點當是1942年大地坐標系原點。
1954年北京坐標系建立之初，我國三角點的高程異常值由前蘇聯一等三角鎖9個基線網的18點已有的高程異常值為已知，按天文水準方法推算。此後，在1954年前蘇聯中央測繪科學研究所又重新進行了其國內的天文重力水準路線平差，也由於又重新計算了我國測定的一些天文點經度和測定了某些新的天文點等原因，於是前蘇聯軍事測繪部門又於1955年，以中央測繪科學研究所的新結果為起算，重新分別平差計算了我國東北部、東部地區的天文水準路線，得了新的高程異常值。發現前後的高程異常變化了4~5m。1956年進行我國東南部地區一等三角鎖局部平差時，就採用了1955年計算的高程異常值作起算，按天文水準方法推算的高程異常值。此後各局部平差所用的高程異常值也以此推算。
1945年以前，日本關東軍在我國東北布測的大地點高程都是以大連平均海面為基準面起算，20世紀50年代初，我國開展大規模的大地測量工作，當時規定大地點的高程以北京水準原點(北京醫學院附屬醫院內)靠東參考點，高程為48．802m起算。1954年我國進行東部地區24個環的精密水準網平差，建立起1954年黃海高程基準，之後東部沿海地區點的高程均以此為基準。1956年我國開始進行東南部地區精密水準網平差，1957年正式建立起以1950~1956年青島驗潮站潮汐資料確定的1956年黃海高程基準。
我國一等三角鎖局部平差三角點高程所依據的基準，也是與上述時間基本相應的。1954年東北地區一等三角鎖平差時，當時的19條三角鎖均系日本關東軍所測，平差中三角點高程都是採用大連高程基準起算的高程。那時在我國還沒有條件將北京水準原點靠東參考點高程引至東北地區。1955年與1954年所測的一等三角點則採用北京水準原點靠東參考點起算的高程。直到1958年國家測繪總局第一分局進行我國中部地區64個一等三角鎖段局部平差時，三角點才採用1956年黃海高程基準的高程，以後的一等三角鎖局部平差當然也都是採用1956年黃海高程基準起算的高程。
一等三角鎖基線網端點及各三角點的高程，在局部平差中主要用於將作為固定值的長度和拉普拉斯方位角，以及作為平差觀測值的三角點水平方向歸算至似大地水準面，進而歸算至參考橢球面。這種歸算對高程精度要求並不高。1956年黃海高程基準與大連高程基準、北京水準原點靠東參考點起算的高程，相互差異分別為+0．03m和一0．48m。所以它們之間起算基準的不同，在局部平差中完全可以忽略不計。
使用與存在的問題
1954年北京坐標誕生後，逐步推向全國，成為國家大地坐標系。當時，為了滿足測繪事業的急需，採用這個坐標系是非常必要的。它提供了統一的國家大地坐標，為國家建設做出了應有的貢獻。但是，由於受歷史條件的局限，也存在明顯的缺陷，主要是：
(1)所採用的克拉索夫斯基橢球參數誤差較大，與現代精確值相比長半軸大了約lOOm，扁率的倒數相差了約
。
(2)現代地球橢球應具有4個參數，既有幾何參數又有物理參數。克拉索夫斯基橢球僅有2個幾何參數，不能滿足現代大地測量的需要。
(3)橢球定位所確定的橢球面與我國似大地水準面符合較差，由西向東存在著明顯的系統傾斜，其數值最大達60餘米。
(4)橢球短半軸指向不明確，與現在通用的地球極不一致。
(5)坐標精度較差。
由於1954年北京坐標系的坐標是採用逐級控制分區平差的方法推算的，使得我國天文大地網的整體精度主要取決結構單薄的一等三角鎖，而結構堅強精度高的二等全面網的精度得不到充分發揮。平差後在一、二等鎖網結合處，二等網的許多觀測方向的平差改正數超過了可能產生的最大觀測誤差。根據54個區共15000餘點局部平差的統計結果，以及利用近期完成的國家高精度GPS網的結果對大地網成果進行檢核，都說明我國大地網按上述方法得到的1954年北京坐標系成果存在明顯的平差變形。個別地區在分區或鎖網結合部的點出現了成果不一致或者產生了裂縫。
