规模GNSS网数据处理一体化方案与中国大陆水平格网速度场模型构建研究

针对当前大规模GNSS网在数据预处理、组织管理、基准站选取、处理策略、分区方案、质量检核与评估以及现有研究中速度场模型数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题,首先基于2011~2017年陆态网260多个连续运行基准站的观测数据探讨大网解算的一体化数据处理流程,给出适用于大规模GNSS网数据处理的优化原则与质量评估方案,并着重分析不同的数据解算成果评估策略,其对大规模GNSS站网的高精度数据解算具有借鉴和参考意义;然后基于解算得到的ITRF2014框架下高精度速度场成果,采用克里金插值构建中国大陆水平格网速度场模型,并利用国内IGS站和陆态网区域站的精确速度值,对格网内插结果进行外部检验,结果表明,东、北方向速度残差的平均误差和中误差均小于2 mm/a,验证了模型的准确性、可靠性、简便性与现势性。     

大规模GNSS网数据处理一体化方案与中国大陆水平格网速度场模型构建研究

针对当前大规模GNSS网在数据预处理、组织管理、基准站选取、处理策略、分区方案、质量检核与评估以及现有研究中速度场模型数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题,首先基于2011～2017年陆态网260多个连续运行基准站的观测数据探讨大网解算的一体化数据处理流程,给出适用于大规模GNSS网数据处理的优化原则与质量评估方案,并着重分析不同的数据解算成果评估策略,其对大规模GNSS站网的高精度数据解算具有借鉴和参考意义;然后基于解算得到的ITRF2014框架下高精度速度场成果,采用克里金插值构建中国大陆水平格网速度场模型,并利用国内IGS站和陆态网区域站的精确速度值,对格网内插结果进行外部检验,结果表明,东、北方向速度残差的平均误差和中误差均小于2 mm/a,验证了模型的准确性、可靠性、简便性与现势性。     

GPS测站位移速率的解算方法

对目前4种常用的利用GPS复测资料解算测站位移速率的方法进行了分析，通过实例对比了4种方法的结果。坐标法可以直接利用多期复测结果得到测站大地坐标，但要求坐标在同一参考框架内，并采用相同的参考椭球；基线方法可以消除或削弱观测系统的系统误差，与参考框架无直接关系，但在平差计算时至少要引入1个起算点，起算点高程方向的误差会削弱其他点平面坐标的精度，并进而影响位移速率的精度；在选定不同基准解算位移速率时相似变换方法是十分有效的，但如果复测结果不在同一参考框架中，其结果存在框架不一致所带来的误差；QOCA方法能够综合利用多种观测数据，可以把区域观测数据和全球观测数据稳健地结合起来，在削弱观测期间突变因素的影响方面比其他方法具有便利之处。     

基于相似变换法的CGCS2000骨架网精化

利用GAMIT/GLOBK软件,分别采用相似变换法和强约束法对扩展后的260个CGCS2000骨架网点的GNSS观测数据进行处理。按照3种方案进行平差获得站点在ITRF2008框架下的坐标,结果得出,使用强约束法时,起算数据的约束不同会引起定位结果的差异,不恰当的约束会造成精度的降低;相似变换法可以避免不恰当的约束引起的网的变形和扭曲,且可靠性更高,其平均中误差优于1 mm。     

参考框架选取对连续GPS网测站坐标时间序列分析结果的影响

针对中国大陆构造环境监测网络（CMONOC）坐标时间序列分析,研究选取3种不同空间尺度的参考框架以及考虑不同相似转换参数对测站速度场、年周期项及残差时间序列的影响。结果表明,对于中国大陆这样大范围、长时间连续观测的GPS网,采用全球框架坐标时间序列分析结果更加稳定,对转换参数选择不太敏感;但采用区域框架,特别是接近研究区域的小区域框架能够反映出更显著的区域形变特征,对于进一步研究其动力学机制是有利的。     

精密单点定位在GNSS区域网监测中的应用

基于精密单点定位软件PANDA,对陆态网络海南区域网2009、2011、2013年连续3期GNSS观测数据进行处理,得到各点在ITRF2008下的坐标;对各期结果进行分析,得出海南区域网的平均变化速度E方向为32.16 mm/a,N方向为-10.08 mm/a。结果表明,基于精密单点定位方法,可获得与基线解基本一致的速度信息。     

利用GNSS水准数据建立区域地壳垂直运动模型

针对少量稳定水准点无法建立区域地壳垂直运动模型的问题,提出一种利用GNSS与水准融合建立区域地壳垂直运动模型的方法。首先利用稳定水准点、GPS点初步建立区域地壳垂直运动模型;再根据各个水准点、GPS点的模型结果与实际结果的差异,选取区域地壳垂直运动建模所用点;最后利用函数模型拟合区域地壳垂直运动模型。以山东及周边一等水准网以及CORS数据为例进行计算,证明该方法能够克服因水准点数量不足而无法建立模型的弊端,并提高区域地壳垂直运动模型的精度。     

高分二号卫星影像区域网正射纠正不同方案的精度研究

文章选取16景较大区域、多景高分二号全色卫星影像组成区域网。通过4种像控点获取方案下正射纠正实验和精度比较分析,确定较优的像控点获取方案。经分析,文章采用基于已有地理信息提取控制点的方案进行区域网正射纠正,该方案投入成本较低,可以满足1︰1万基本比例尺DOM精度需要。     

GNSS精密单点定位成果的框架与历元转换方法

虽然GNSS精密单点静态定位精度可达cm级,但其定位成果一般是某一ITRF框架下的平均观测历元时刻的坐标,通过框架及历元转换可获取地面点在任意ITRF框架及历元时刻的坐标。利用APPS、CSRS、GAPS、magicGNSS以及AUSPOS等在线GNSS数据处理软件对93 d的单CORS站数据进行解算,并采用框架及历元转换方法将定位成果转换为CGCS2000坐标（ITRF97框架,2000.0历元）。结果表明,24 h PPP定位结果的平均精度为1.7 cm;采用中国大陆构造环境监测网络提供的ITRF2008框架下的速度场,并利用自然邻点插值法获得该测站点的速度场,再将PPP结果转换为CGCS2000坐标后的精度为1.6 cm。     

广西区域速度场模型构建与应变特征分析

利用GAMIT/GLOBK软件解算2009-01～2019-06广西地区83个GNSS站数据,获得ITRF2014框架下GNSS站速度场,并通过Kriging插值法构建广西区域三维速度场模型。联合广西及周边136个GNSS站观测结果,采用格网距离加权法计算区域应变场,并对应变场特征进行分析。结果表明,ITRF2014框架下广西区域平均水平运动速率为34.95 mm/a,优势方向为N106.3°E,垂向运动表现为区域性缓慢隆升和沉降。23.5°N以北区域呈面应变压缩变形状态,以近SN向、NW向主压应变为主;23.5°N以南区域则呈面应变拉张变形状态,并以自西向东扇形展开的张应变为主。剪切应变场表现为四周高值、中部过渡带为低值。研究区内近10 a内地震主要发生在剪切应变高值向低值转变的区域,且时空上具有从断裂带一端向另一端迁移并折返的变化特点。     

河系几何相似性的层次度量方法

已有的线群目标几何相似性度量方法主要基于数理统计的思想,通过统计整体变化信息计算几何相似性,缺少对局域特征的表达,并不适用于具有高度分形特征的河系。为此,本文将河系几何特征划分为3层次的信息特征：单条河流的形状特征、局部区域的结构特征、全局范围的分布特征。首先,结合角链码法与Hausdorff距离计算单条河流的形状相似度;然后,根据 “二八定律”确定局部特征区域,通过坐标系转换计算M： N的河系局域结构相似度;最后综合整体描述子得到全局分布相似度,并在该基础上,构建差异指标进行河系多尺度相似性计算与综合质量评价。实验表明,该方法的计算结果优于均值指标法,能有效应用于制图综合的质量评价。     

一种基于地球剖分网格的区域面积计算方法

区域面积计算是区域分析的基础。随着空间信息剖分组织理论的发展,地球剖分网格受到广泛关注,并且显示了在空间大数据组织能力上的潜力。球面空间与欧式空间不同胚导致地球剖分网格规格不一的特征,在进行区域面积计算时需要先将网格转换回对应的经纬度范围,再进行积分运算,流程复杂,计算效率不高。由此本文根据GeoSOT全球参考网格的剖分方案,基于矩阵变换的分块、邻接操作以及向量的乘法运算,设计了一种可以摆脱经纬度和积分运算的面积计算方法,并针对此方法设计实验验证了其可行性和高效性,为网格体系下区域面积计算提供一种新思路。     

应用设计矩阵求解不同坐标系统转换下的参数问题

不同坐标系统和空间基准的转换已经被广泛研究,为了将不同的坐标变换方法联系起来,引用设计矩阵的概念,基于最小二乘法推导了坐标变换统一的参数估计表达式,给出了二维和三维空间坐标系统下常用变换方法的设计矩阵。随后通过北京1954和西安1980、西安1980和CGCS 2000的坐标转换实例,计算了相似变换、仿射变换和七参数相似变换的参数值,并将这些参数应用于其他控制点,比较计算值与真实值的均方根误差,有效验证了引用设计矩阵的合理性,简化了计算过程。     

两种坐标系转换计算方法的比较

出于对目前常用的两种坐标系转换模型的学习和理解,对原本适合于小角度坐标转换的布尔莎模型进行了拓展,使其适合于任意角度坐标转换。将改进后的7参数布尔莎模型与13参数的大角度模型,结合盾构三棱镜法解算盾首盾尾坐标的工程实例,通过大旋转角和小旋转角两组数据以及编程实现两者的对比,并得出了结论。     

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基于直线间几何属性特征相似性约束的组直线匹配算法

当影像中存在多个相同或相近的直线特征时,仅利用单直线特征间的相似性进行匹配容易导致算法失效,因此本文提出基于直线间几何属性特征相似性约束的组直线匹配算法。该算法利用直线间的拓扑关系分别对2幅影像上提取的直线进行编组得到特征直线组,并将其作为匹配基元;然后利用核线约束确定候选同名直线组的搜索范围,精简了候选直线组的数量;依据直线间几何属性特征向量的仿射不变性建立直线组的匹配关系,将仿射不变量交比作为基础几何不变性测度,并延伸设计仿射相似度参数,计算出目标直线组与每个候选直线组的仿射相似度或一般相似度,确定2种相似度下总体相似度值最大的特征直线组为其同名直线组,最后将同名直线组分裂为2对同名单直线,对分裂后的结果进行整合可以显著降低冗余匹配,得到“一对一”的匹配单直线。为了验证算法的可靠性,实验选取网上公开的5组典型近景影像进行测试,通过与其他匹配算法的对比分析,结果表明该算法应对影像间存在的视角、旋转和尺度变换等复杂条件均取得了较高的匹配精度,匹配正确率最高有14.5%的提升,且阈值的选择对匹配结果影响微弱,验证了基于直线间几何属性特征相似性约束的组直线算法鲁棒性和匹配稳定性较强。     

利用EGM2008位模型计算中国高程基准与大地水准面间的垂直偏差

高程基准面相对于大地水准面的垂直偏差是区域高程基准转换和全球高程基准统一的基础数据.利用最新发布的EGM2008地球重力场模型和中国均匀分布的936个GPS水准点数据计算得出中国青岛大港验潮站的重力位为62 636 852.85±0.07 m2/s2,进而得到中国1985高程基准相对大地水准面的垂直偏差为0.32 m.