不同基准及解算策略对省级框架构建的影响分析

针对各省级地心坐标框架构建中数据处理的基准使用及转换方法不同引起的差异,该文以SDCORS连续观测2个月数据分别设计了不同的方案进行实验,分析不同基准、不同归算方法将测站坐标转换到CGCS2000下的结果差异.实验结果表明,3种基准解算出的CORS站坐标之间的差异,在X、Y方向上最大差异达1 cm左右,Z方向上的差异在毫米级,以全球解作为基准解算出的结果最好,控制点的改正数最小;同时,采用速度场归算方法和强制约束平差法将CORS站坐标归算到CGCS2000下的结果显示,两者之间的差异在1～3 cm.     

基于GNSS的CGCS2000数据处理技术综述

2000国家大地坐标系（CGCS2000）发布后的推广使用不仅涉及大量参心坐标系下的成果转换,同时也涉及基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）手段获得的点位坐标的归算。获取GNSS观测数据和将其归算到CGCS2000采用的策略方法不同,如参考站选择原则不同,整网平差前的分区方案不同以及采用不同的方法将位置从当前历元改正到CGCS2000等,将会使最终的CGCS2000系下的坐标差异较大,最大可达到分米级。造成这种结果的原因在于GNSS数据处理的多个环节中依赖数据处理软件操作者的理解,存在人为的选择,换言之,GNSS数据处理缺乏科学的规则为依据。鉴于此,采用一种统计方法,即监督聚类作为参考站选择规则;采用间距分区法进行区域划分;并用板块运动归算方法将当前历元位置改正到CGCS2000。其中基于间距分区方案的站坐标解算精度优于区域划分方案,三维方向的坐标精度优于2 mm。通过以上方案设计,X、Y、Z方向上的速度从0.92、0.72、0.97 mm/a分别降至0.19、0.45、0.32 mm/a,优化和改进了CGCS2000框架维持精度。     

CGCS2000框架下区域CORS站数据联合处理

目前CGCS2000框架下区域CORS站联测数据处理中,由于已知点(GPS A、B级点)精度空间分布不均匀,且存在地壳运动的影响,导致了区域CORS联测网平差中先验信息存在的不确定性,影响了CGCS2000基准由A、B级点至CORS站的传递。研究了基于坐标模式的卡尔曼滤波模型中引入大地基准的约束方法,设计3种引入基准的策略,并利用我国某省级CORS联测数据比较分析了不同策略的优劣,提出了保证网形畸变最小且兼顾已知点坐标衔接的基准引入策略。     

CORS网基线解的三维速度场解算

为解决国际GNSS服务(IGS)基准误差与基线网平差模型相关误差造成的连续运行参考站(CORS)站坐标(大地高)时变信息失真问题,该文提出了基于CORS网基线解数据利用拟稳平差法解算三维速度场的方法.以台州地区为试验区,基于台州地区2017年1月1日-2019年7月31日的15个CORS站的基线解观测数据,利用附加平均值约束拟稳平差方法得到了台州地区的三维速度场.将成果与传统CORS站坐标时序分析求解三维速度场的方法进行对比分析,结果显示,台州北部地区呈下降趋势,最大下降速率约为-2.3 mm/a;台州东南部地区呈上升趋势,最大上升速率约为2 mm/a;台州西部地区处于比较平稳的状态.基于基线解求解三维速度场的方法能最大限度地保证基线网不扭曲,充分保留所有CORS全组合基线大地高差变化信息,可以准确、独立、有效地解算三维速度场.     

基于 Gamit 解算的 NNCORS 站点CGCS2000坐标的确定方法

本文以南宁市NNCORS站点为例,介绍了基于GAMIT的基线平差法和框架转换法求解NNCORS站点的CGCS2000坐标,分析了两种方法的求解精度,并对两种解算结果进行比较,为城市CORS站点CGCS2000坐标确定提供参考。     

基于拟稳基准的秩亏自检校光束法平差

为了提高工业摄影测量的解算精度,围绕平差解算过程中基准的选择问题进行了分析和论证。首先介绍了现有平差过程的基准,分析了采用拟稳基准的合理性;然后基于自检校光束法平差和秩亏自由网平差原理,设计了拟稳基准的G矩阵,构建了基于拟稳基准的自检校光束法平差的法方程。通过实验对比分析了不同基准的平差效果,结果表明:拟稳基准的平差结果精度更高且分布更为均匀。     

中长基线精密定位基准站选取方案研究

高精度中长基线静态精密定位解算精度受多种因素影响,其中板块运动、基准站选取策略差异,对定位精度产生较大影响。本文利用我国周边IGS站和国内CORS站网作为基准站,定量分析不同基准站选取策略对精密定位精度影响形式与量级。分析可得:(1)利用我国CORS站作为基准站,相比于IGS为基准,不同时段坐标精度和基线长精度均有提高。(2)以板块区域进行基准站位置划分,对比发现,与测站在相同板块内的基准站的解算精度,优于测站与基准站位于不同二级板块的解算精度。     

区域性CORS系统监测地表形变的可行性

连续运行卫星定位服务系统(简称为CORS)已经在国内外广泛建立,CORS在维护区域大地测量基准和城市测绘工作中得到了非常广泛的应用.但在城市地面沉降监测方面,仍存在基准站的稳定性、测量精度对平面及高程形变影响等问题.这里提出了一套完整的基于CORS系统变形监测网的稳定性分析的方法和流程.采用秩亏自由网平差,以位移向量一...     

陆态网络CORS站站点监测系统设计与实现

陆态网络基准网于2011年建成并投入使用,总共由260个连续运行基准站(以下简称CORS站)组成,这些基准站每天连续观测的海量数据为CGCS2000坐标系的建立和维持起到关键作用,同时每天的海量数据处理也因此成为一项重要工作.根据长期从事CORS站数据处理工作的经验,设计建立了一套CORS站点监测系统,从而实现对所有CORS站的自动数据检核评估与预报功能.     

基于IGS连续运行基准站求取2000国家大地坐标系坐标的方法

介绍采用基于IGS连续运行基准站的单点定位的方式求取控制点2000国家大地坐标系的方法。利用GAMIT解算基线,在平差软件中强约束IGS连续运行基准站进行约束平差,得到控制点的2000国家大地坐标系坐标。经过实例检核,该方法可以满足D级GPS控制网起算点的精度要求。     

CGCS2000板块模型构建

基于中国地壳运动观测网络2001—2010年跨度长达10年的观测数据,采用基准优选、变异点数据分段处理等策略,计算获得ITRF2005框架下高精度速度场。同时针对国际上现有的NNR NUVEL1A、APKIM2005、PB2002等板块模型在中国区域适应性差,基于中国地质构造特性及实际速度场解算结果,构建了中国20个二级板块模型CPM-CGCS2000。采用本文提出的用板块模型参数将站点归算至CGCS2000的方法对板块模型进行外部检核,并用此方法验证所建的二级块体模型,精度可达2～3 cm。与国际上现有比较成熟的速度场模型———ITRF2005、APKIM2005、PB2002、NUVEL1A及国内文献[1—2]的板块模型进行的比较表明,CPM-CGCS2000板块模型实际精度优于目前现有的模型。     

中国现代大地基准——中国大地坐标系2000(CGCS 2000)及其框架

简要介绍2008年7月1日启用的中国地心坐标系统2000 (CGCS 2000)的定义及其采用的大地测量基本常数,并对CGCS 2000的坐标框架进行了评述:它应该是高精度,涵盖全部陆海国土,动态,具有方便用户的密度和分布,它由全球导航卫星系统国家级连续运行站网和国家高精度大地控制网这两部分组成.目前的框架由2000国家GPS大地网和它与全国天文大地网联合平差的成果构成,可以满足近期的需求.采用CGCS 2000后将引起中国境内地面奌的大地经纬度值、高斯平面坐标值、地图上点间的方向和长度值等的变动,本文给出了相应的变动值和应对的基本思路.     

大型GNSS观测网的并行计算

CGCS2000精化及其全球拓展需要采用最新的模型,处理长期积累的大型GNSS观测网数据,大型GNSS网联合、快速和协同解算是空间基准精化、维持与服务的重要技术方向。在大数据技术背景下,以并行计算、云计算为代表的高性能计算技术逐渐成为大规模数据处理的首选方法。针对海量、多源、异构GNSS数据在解算处理与平差分析等方面面临的挑战,阐述了大型GNSS观测网质量控制并行计算、非差模型并行解算、双差模型并行解算、高维模糊度并行搜索固定等方法。介绍了可同时处理上千个观测站的大型GNSS观测网并行计算软件GNSSer,开展了CGCS2000精化计算的试验与验证。构建了一套适合并行计算的大型GNSS观测网解算方法,实现了CGCS2000精化及其全球拓展的多节点协同并行计算的创新。     

BDS监测站坐标维持的探讨

北斗二代卫星导航系统（BDS）监测站建设是在北斗一代的基础上进行的,为方便管理,监测天线安装在各监测站楼顶上,稳定性不够,同时北斗二代卫星导航系统目前采用的2000中国大地坐标系,归算误差较大。本文针对这些问题,分析了北斗卫星导航系统监测站由时变效应引起的位置变化量和地表沉降对监测站坐标维持的影响,论述了目前时变效应处理方法存在的误差的量级,讨论了美国GPS所使用的WGS-84坐标框架的维持与更新方法。最后,结合北斗卫星导航系统监测站的建设现状,从监测站的建设、数据处理等方面提出了建立测站坐标时间序列,维持北斗卫星导航系统监测站坐标的可行性方法,并提出了意见与建议。      

利用北斗系统建立和维持国家大地坐标参考框架的方法研究

2000中国大地坐标系统（China Geodetic Coordinate System 2000,CGCS2000）的建立和维持主要依赖于GPS技术,不利于保障国家时空信息安全。中国北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）提供亚太区域服务,可满足中国及周边地区高精度定位导航应用需求,对建立和维持国家大地坐标参考框架具有重要意义。研究利用已建成的北斗基准站网观测数据,实现基于BDS技术、并与国际地球参考框架（International Terrestrial Reference Frame,ITRF）一致的国家大地坐标参考框架,为今后国家级和全球性北斗坐标参考框架（BeiDou Terrestrial Reference Frame,BTRF）的建立和维持提供理论基础和方法支撑。初步计算结果表明,积累2 a以上的观测数据,利用单独BDS数据可以获得与GPS精度相当的水平速度场,精度约为2~3 mm/a。基于单独BDS数据,测站残差平面和高程的重复性分别可优于0.8 cm和1.7 cm。利用BDS数据已可监测到测站高程方向的季节性变化。此外,还对单独BDS与GPS数据计算的坐标可能存在的与经纬度相关的系统误差进行了分析。总体来说,目前的北斗系统可满足建立和维持中国cm级大地坐标框架的需求。     

我国常用地心坐标系的现状与发展

针对我国常用地心坐标系CGCS2000、北斗坐标系(BDCS)和WGS-84坐标系的现状,对三种坐标系之前的联系与区别进行了辨析,指出了各自存在的问题与局限性,并参考国外经验,对我国的CGCS2000坐标系和BDCS坐标系的进一步发展提出了建议.?CTRF2000建立至今已超过20年,不具备现势性,更适用于要求统一性和...     

基于CGCS2000的中国地壳水平运动速度场模型研究

首先介绍通过数据处理获取CGCS 2000(中国大地坐标系统2000)下点位坐标和速度场的方法,其次研究分析在CGCS 2000下建立满足中国大陆区域无整体旋转条件的中国大陆板块位移基准方法,计算得到的CGCS 2000下中国大陆区域的欧拉角速度是0.2997(°)/Ma,旋转极的位置为(64.77°N,94.093°E),最后利用计算获取的CGCS 2000下的国家高精度GPS网的坐标和速度值,采用有限元插值方法建立中国大陆区域地壳运动速度场模型,并初步分析CGCS2000下的中国大陆地壳运动整体趋势.通过本文的研究可以进一步维护和精化中国CGCS 2000的稳定性、动态性和精确性,也可对CGCS 2000坐标参考框架下的中国区域地壳运动特征的研究提供科学方法和高时空分辨率的基础数据.

Abstract：

Firstly, the processing strategy of obtaining the coordinate and velocity based on the CGCS 2000 (Chinese geocentric 3D coordinate system)is introduced. Secondly, a new plates displacement reference frame of Chinese mainland subjected to the regional No-Net-Rotation (NNR) conditions is researched, The results inferred the position of the Euler rotation pole of the Chinese mainland plates is (64, 77°N,94.093°E) and its rate is 0. 299 7(°)/Ma based on the CGCS 2000. Finally, Crustal movement velocity field of Chinese mainland are inferred through the precise result of CORS and national GPS network, and the model of crustal deformation velocity field has been established based on the adoptions of finite element interpolation method. On which, the regional crustal deformation characters of China mainland have been proximately analyzed. Based on the study of this paper, the precision, dynamics and reliability of CGCS 2000 would be further renewed and maintained, further more the basic data with high spatial-temporal resolution and scientific methods are referred to study characteristics of Chinese mainland crustal movement.     

Geocenter variations derived from a combined processing of LEO- and ground-based GPS observations

GNSS observations provided by the global tracking network of the International GNSS Service (IGS, Dow et al. in J Geod 83(3):191–198, 2009) play an important role in the realization of a unique terrestrial reference frame that is accurate enough to allow a detailed monitoring of the Earth’s system. Combining these ground-based data with GPS observations tracked by high-quality dual-frequency receivers on-board low earth orbiters (LEOs) is a promising way to further improve the realization of the terrestrial reference frame and the estimation of geocenter coordinates, GPS satellite orbits and Earth rotation parameters. To assess the scope of the improvement on the geocenter coordinates, we processed a network of 53 globally distributed and stable IGS stations together with four LEOs (GRACE-A, GRACE-B, OSTM/Jason-2 and GOCE) over a time interval of 3 years (2010–2012). To ensure fully consistent solutions, the zero-difference phase observations of the ground stations and LEOs were processed in a common least-squares adjustment, estimating all the relevant parameters such as GPS and LEO orbits, station coordinates, Earth rotation parameters and geocenter motion. We present the significant impact of the individual LEO and a combination of all four LEOs on the geocenter coordinates. The formal errors are reduced by around 20% due to the inclusion of one LEO into the ground-only solution, while in a solution with four LEOs LEO-specific characteristics are significantly reduced. We compare the derived geocenter coordinates w.r.t. LAGEOS results and external solutions based on GPS and SLR data. We found good agreement in the amplitudes of all components; however, the phases in x- and z-direction do not agree well.