（三）地理信息中对地球的描述-参心坐标系、地心坐标系

1. 概述

1.1. 关于本文

       作为一个GIS软件工程师，必要的基础理论知识还是要掌握的，而我没系统学习过地理信息基础知识，文章以概念性的理论知识的为主，可能会添加一些个人的理解，如我描述有问题，谢谢指正。

1.2. 坐标系类型

地心坐标系：无论物体是否受重力的影响，物体都有质心。所以无论测量是否精准，地球也有其质心，以地球质心为旋转椭球面的中心坐标系。
参心坐标系：由于地图是为国家提供服务的，为了进一步提高区域范围的精度，尽可能准确的描述该区域地形地貌，所以人为的把地心移走，将局部表面尽量准确的贴到该位置，使其高程误差尽量减少到最小（将以参考椭球曲线旋转构成的椭球体）（具体概念知识见前两篇文章）

2.地心坐标系

       以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。
       以地球质心(总椭球的几何中心)为原点的大地坐标系。通常分为地心空间直角坐标系(以x，y，z为其坐标元素)和地心大地坐标系(以B，L，H为其坐标元素)。地心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ坐标系。原点O设在大地体的质量中心，用相互垂直的X，Y，Z三个轴来表示，X轴与首子午面与赤道面的交线重合，向东为正。Z轴与地球旋转轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。
       产生的背景

       20世纪50年代之前，一个国家或一个地区都是在使所选择的参考椭球与其所在地区的大地水准面最佳拟合的条件下，按弧度测量方法来建立各自的局部大地坐标系的。由于当时除海洋上只有稀疏的重力测量外，大地测量工作只能在各个大陆上进行，而各大陆的局部大地坐标系间几乎没有联系。不过在当时的科学发展水平上，局部大地坐标系已能基本满足各国大地测量和制图工作的要求。但是，为了研究地球形状的整体及其外部重力场以及地球动力现象；特别是50年代末，人造地球卫星和远程弹道武器出现后，为了描述它们在空间的位置和运动，以及表示其地面发射站和跟踪站的位置，都必须采用地心坐标系。因此，建立全球地心坐标系（也称为世界坐标系）已成为大地测量所面临的迫切任务。

WGS-84、CGCS2000，都是属于地心坐标系。

3.参心坐标系

       是以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标系。“参心”意指参考椭球的中心。
       通常分为：参心空间直角坐标系（以x，y，z为其坐标元素）和参心大地坐标系（以B，L，H为其坐标元素）。参心坐标系是在参考椭球内建立的O-XYZ坐标系。原点O为参考椭球的几何中心，X轴与赤道面和首子午面的交线重合，向东为正。Z轴与旋转椭球的短轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。在测量中，为了处理观测成果和传算地面控制网的坐标，通常须选取一参考椭球面作为基本参考面，选一参考点作为大地测量的起算点（大地原点），利用大地原点的天文观测量来确定参考椭球在地球内部的位置和方向。
       参心大地坐标的应用十分广泛，它是经典大地测量的一种通用坐标系。根据地图投影理论，参心大地坐标系可以通过高斯投影计算转化为平面直角坐标系，为地形测量和工程测量提供控制基础。由于不同时期采用的地球椭球不同或其定。
       北京54和西安80均为参心坐标系。