全国天文大地网与空间大地网联合平差

天文大地网与空间大地网联合平差,对于检核、控制与加强天文大地网以及建立与扩展地心坐标系,都具有重要意义,全国天文大地网与全国ＧＰＳ大地网联合平差（Ｉ期）于１９９８年初完成,本文报告平差采用的原则和模型,并提出平差结果,通过联合平差,消除了天文大地网尺度的系统偏差,减弱了它的局部变形,改善了它的整体精度,更重要的是建立了由近５万个大地点坐标体现的地心参考系,其地心坐标的水平分量精度好于０．５ｍ。     

联合平差中的方差分量估计问题的探讨

天文大地网与GPS空间网联合平差从大的方面分为空间网与地面网两部分。空间网主要是GPS点的三维地心坐标及协方差阵 ;而地面网又涉及到多类观测值 ,主要包括方向观测、导线边、天文方位角三类观测值 ,且各类观测值又分为不同等级的观测。空间网与地面网之间、地面网不同类观测之间及同一类不同观测等级之间的权比不正确将直接影响平差结果 ,因此 ,各类观测值的最佳权匹配就成为联合平差的一个关键。本文就Helmert方差分量简化算法及Baumker简化公式用于联合平差中方差分量估计问题进行讨论 ,并用我国天文大地网 1万点的地面观测数据进行实算、比较、分析 ,以确定联合平差中方差分量估计的方法     

大地高程误差对卫星网与地面网联合平差的影响

在地面网与卫星网的联合平差中,地面网大地高程的精度对于平差方法的选择具有重要意义。本文从两网联合平差的基本数学模型出发,导出了地面网点大地坐标的微变化对联合平差后相应坐标平差值影响的一般表达式。并利用模拟同分别计算了表征大地经纬度和高程的变化对联合平差后大地坐标影响的相应系数矩阵。该系数矩阵表明,如果地面网大地坐标各分量的精度相近,则它们通过联合平差各自引起的大地纬度平差值的残差将保持同一数量级。根据对模拟网的数值计算结果得出的结论是:在三维坐标系进行联合平差时,高程和平面位置的精度具有同样重要意义,但并不意味着要求两者的精度相当,重要的问题在于可靠地获得它们各自的精度信息。即使大地高程的精度较低,只要能可靠地确定它们的方差与协方差,仍以在三维系统进行联合平差为宜。而当大地高程精度难以可靠地确定时,赋以大地高程较小的权可明显地减弱其对平差结果的不利影响,虽然这样在一定程度上损失了大地高程所提供的有用信息,但此之在二维平差中,放弃大地高程这一分量是更为适宜的。     

我国天文大地网平差介绍

作者曾在本刊1981年十卷一期上对我国天文大地网平差作了部分介绍〔1〕。其主要内容有：概况，用条件联系平差法进行我国天文大地网整体平差的基本原理；用转换系数法计算约化联系方程；用加常数法处理分区法方程秩亏问题等。本文是该文的继续。将继续介绍用转换系数法计算V~TV值和平差值函数的方差协方差矩阵的方法；加常数法的数学原理；天文大地网平差中若干技术问题的处理以及平差结果的检定等。     

天文大地网坐标系统到2000国家大地基准的转换

我国新的大地基准已建立,但仍有约17万低等天文大地网点未参加联合平差,其坐标仍属于旧坐标系统.针对我国天文大地网精度现状,对几个坐标转换模型进行了分析比较,提出最小曲率模型能有效地顾及天文大地网的局部扭曲和误差积累,使局部系统差得到很好控制.     

我国天文大地网与卫星多普勒网联合平差的初步方案

本文提出的联合平差方案的要点是,先将天文大地网和卫星多普勒网按原定方案分别单独平差,然后将天文大地网和多普勒网的公共点的单独平差成果进行联合平差。在联合平差时,将公共点上的大地经纬度作为随机参数(即信号),以在天文大地网平差得到的这些点的经纬度值及其方差,作为信号的先验期望和先验方差,而以多普勒网平差得到的这些点在美国的 NWL—10D 地心坐标系统的坐标值作为相关观测值,列出它们的包含信号和另外几个参数的观测方程式,然后按最小二乘配置法进行平差。     

天文大地网与GPS2000网联合平差的地壳形变改正研究

按照中国大陆地质构造情况，将中国大陆划分成不规则的曲线网格．利用高精度GPS网平差得到的GPS速度、地震矩张量和活断层滑动速率。采用双三次样条函数拟合的方法。求出了中国大陆现今地壳运动速度场和变形场；利用中国大陆现今地壳运动速度场和变形场模型。研究分析了天文大地网与GPS2000网联合平差中是否需要对天文大地网地面观测值进行形变改正问题。研究结果表明。天文大地网观测点坐标需要改正，但不需要在联合平差中对天文大地网地面观测数据(边长、方位角)进行改正，可以省去天文大地网约30万个观测量的地壳形变改正工作。     

关于对全国天文大地网局部变形的分析

本文根据国家ＧＰＳＡ级网，Ｂ级网的数据（坐标，弧长，弦张）与全国天文大地网进行比较分析，确定了我国天文大地网的变形，扭曲的地区和范围，分析产生形变的原因。提出了ＧＰＳ网与全国天文大地网进行联合平差，可以有效地消除或削弱这一地区系统误差的影响。     

对我国多普勒网和天文大地网联合平差方案的几点建议(提供讨论)

本文对我国多普勒网与天文大地网联合平差提出了下列几点建议：（一）在两个网各自单独平差的基础上，分别求定两个网公共点的方差——协方差矩阵；（二）两个网的公共点上，将多普勒定位求得的坐标值看作为对天文大地网中相应点坐标值的虚拟的相关观测值；（三）用分阶段平差方法（Phased adjustment）进行两个网的严格平差；（四）用带有先验权的参数平差方法，使在联合平差中同时兼顾两个网的定向和尺度因子的信息；（五）对两个网的三维和二维的联合平差步骤和有关公式作了具体阐述。     

全国天文大地网精度分析

全国天文大地网与空间网联合平差二期工程已经完成，由此建立起来的坐标系也将投入使用。本文计算了全国参加联合平差的天文大地网点的精度，并按三角锁网布设的等级进行分析，结果表明：我国天文大地网平差结果可靠，内部精度优于0．3m、外符合精度优于0．5m.     

天文大地网与GPS2000网联合平差数据处理方法

介绍了天文大地网与GPS2000网联合平差数据处理中的主要数学模型、大规模稀疏矩阵的有效解算方法，用Helmert方差分量估计算法进行地面网的方差分量估计，并用该方法对我国天文大地网的观测数据及空间网数据进行联合平差，得出全网平均点位的点位中误差为o．11m，点位精度95．5％优于0．3m。     

大地坐标和地心坐标精度对联合平差的精度影响

采用影响系数、影响率的概念可以精确地讨论不同类观测值精度对平差结果的影响。本文着重讨论影响率的概念以及在地面网与卫星网联合平差中的计算公式；通过对模拟的联合平差中平差结果之影响率的数字分析，讨论大地经纬度、大地高和地心坐标精度对两网公共点的大地坐标及转换参数的精度影响情况，提出了一些看法，并对有关微分公式的准确性作了考察。     

2000国家大地控制网的构建和它的技术进步

“2000国家大地控制网”是国家大地测量的重大科学工程项目。它主要包括建立2000国家GPS大地控制网,2000国家重力基本网,以及前者与国家天文大地网的联合平差等,以实现国家3维地心坐标系统的坐标框架。这个项目的主要特点有:①涉及多个学科,如经典和空间大地测量学、天文测量学、重力测量学、近代数据处理理论和技术等;②处理的数据量大、种类多,如2000国家GPS大地控制网有2600多个测点,46000多条独立基线,天文大地网与2000国家GPS大地控制网联合平差所需解算的未知数多达15万个;处理的数据几乎包含了三角测量、导线测量、天文测量、重力测量和GPS测量等各类测量的成果;③所处理数据的施测时间跨度长,如2000国家GPS大地控制网中三个子网的施测时间各不相同,前后从1988年到2000年历时12年,而天文大地网的施测时间是在上一世纪的50至70年代;④处理数据所覆盖的国土面积大,2000国家GPS大地控制网及天文大地网覆盖了我国整个大陆及部分沿海岛屿,而2000国家重力基本网则扩展到香港、澳门以及南沙等地区;⑤处理数据需顾及的因素多,如需分析近70年来我国大陆板块运动、板内运动、局部地壳运动和新旧大地测量基准、新旧天文系统、和不同历元对上述这些大地测量观测数据的影响及其统一归算。本项目的主要技术创新点有以下四个方面:①首次将我国不同部门、不同时期施测的多个平面(2维)和高程(1维)分离的大地控制网通过空间大地测量和数据处理技术,科学的整合为全国统一的整体的国家3维大地控制网,将原来大地测量中所采用分离的几何与物理参数,进行了科学的统一的整合;②首次将我国非地心大地坐标框架整体的科学的转换为地心大地坐标框架;③首次将我国大地坐标框架的地心坐标精度由±5 m提高15倍,达到了±0.3 m;将我国重力基本点的精度由±25×10-8ms-2提高近4倍,达到了±7×10-8ms-2;④首次将海量数据由原来采用的最小二乘平差经典数据处理技术提高为最小二乘平差,抗差估计和方差分量估计相结合的现代数据处理技术,提高了成果的精度和可靠性。     

我国天文大地网与1980年大地坐标系的建立及应用(续完)

全面论述了我国天文大地网整体平差和1980年大地坐标系的建立及其应用。包括：第一,我国天文大地网的结构和参加整体平差的规模。第二,参考椭球的选择和定位;天文测量系统;长度基准;垂线偏差和高程异常的计算;在椭球面上进行平差的问题;平差中拉普拉斯方位角的处理;各级大地网整体统一平差的问题。第三,用于我国天文大地网整体平差中的条件联系平差法的基本原理和它的几个特殊问题的处理方法;一种适用于电子计算机计算的大规模法方程解算方法。第四,1980年大地坐标系的建立及应用。     

我国天文大地网与1980年大地坐标系的建立及应用

全面论述了我国天文大地网整体平差和１９８０年大地坐标系的建立及其应用。包括：第一,我国天文大地网的结构和参加整体平差的规模。第二,参考椭球的选择和定位;天文测量系统;长度基准;垂线偏差和高程异常的计算;在椭球面上进行平差的问题;平差中拉普拉斯方位角的处理;各级大地网整体统一平差问题。第三,用于我国天文大地整体平差中的条件联系平差法的基本原理和它的几个特殊问题的处理方法;一种适用于电子计算机计算的大     

推进我国卫星导航定位产业发展做出突出贡献单位之一：中国测绘科学研究院

中国测绘科学研究院在国内外导航领域历史悠久,实力雄厚。近年来的主要工作包括： 在大地测量与导航基准方面,在国家测绘局支持下,开展了我国天文大地网与2000国家GPS大地控制网的联合平差、CGCS2000坐标系下的三、四等天文大地网平差、以及地心坐标系推广应用工作,建立我国CGCS2000坐标系并予以实现,为导航坐标系提供基准保障。     

天文大地网平差中大规模线性方程组的解算

本文论述了按坐标平差法平差天文大地网时，用共轭梯度法解算观测方程组的原理和计算未知量及其函数方差的方法。还简要地叙述了对4736个点的一等三角锁系进行平差试验的情况。     

关于我国天文大地网重新平差的思考

本文首先概述了国外大地网平差的现状和我国1954年北京坐标系局部平差及1980年国家大地坐标系整体平差情况,然后论述了我国天文大地网重新平差的必要性,最后,提出了重新平差的初步设想和建议。     

我国天文大地网与1980年大地坐标系的建立及应用

全面论述了我国天文大地网整体平差和１９８０年大地坐标系的建立及其应用，包括：第一，我国天文大地网的结构和参数整体平差的规模。第二，参考椭球的选择和定位，长度基准；垂线偏差和高程异常的计算；在椭球面上进行平差的问题；平差中拉普拉斯方位角的处理；各级大地网整体统一平差的问题。第三，用于我国天文大地网整体平差中的条件联系平差法的基本原理和它的几个特殊问题的处理方法；一种适用于电子计算机计算的大规模法方程     

我国天文大地网平差介绍

本文全面扼要地论述了在我国天文大地网整体平差中的有关技术问题。第一，我国天文大地网的结构和参加整体平差的规模。第二，参考椭球的选择和定位；天文测量系统；长度基准；垂线偏差和高程异常的计算；在椭球面上进行平差的问题；平差中拉普拉斯方位角的处理；各级大地网整体统一平差的问题。第三，用于我国天文大地网整体平差中的条件联系平差法的基本原理和它的几个特殊问题的处理方法；一种适用于电子计算的大规模法方程解算方法。