国际地球参考框架建立与维持的研究进展

针对现代大地测量学对毫米级国际地球参考框架的需求,该文简单回顾了国际地球参考框架的发展概况,系统地介绍了国际地球参考框架建立方法及基准约束的演变情况;在此基础上,详细阐述了两种国际地球参考框架维持方法,即线性模型和非线性模型维持方法的框架点坐标位移模型改进情况、地球质心运动模型改进情况,及监测网和并置站的布设情况;最后,给出了国际地球参考框架的改进计划,指出了动态实时维持是下一步的研究重点,对参考框架维持方法的研究具有一定的参考价值。     

GPS变形监测的位移显著性检验方法研究

目前普遍采用的位移显著性检验方法,是人为地将客观上的空间位移问题转化为地方(局部)坐标系中的1维或2维位移问题来进行检验,既使位移检验在理论上的严密性受到损害,又使GPS能够在协议地球坐标系(ITRF或WGS-84)中同时精确测定空间3维位移的优越性得不到充分利用。由于在位移转换过程中会引入误差,可能导致位移显著性检验结果不可靠,尤其是当位移量小而坐标转换误差大时可靠性更低。为了避免由于位移转换存在误差而影响位移显著性检验结果的可靠性,本文提出了用GPS进行变形监测时,直接在ITRF或WGS-84空间坐标参考框架下进行位移显著性检验的新方法—"变形误差椭球检验法",严密地推导了有关理论公式,给出了具体的检验方法,并进行了实例计算和分析。     

城市CORS参考站稳定性监测与区域地表变形分析

以常州市CZCORS监测网的数据处理为例,探讨城市CORS参考站稳定性监测的方法,对比分析不同参考框架和变形监测基准对计算参考站三维位移结果的影响.利用CZCORS监测成果,建立精确的城市水平位移速度场,并对区域地表垂直位移变化规律进行分析,给出一些有益的结论和建议.     

平差基准点的稳定性分析与判别

在国家控制点的基础上加密低等级的控制点时，常常会遇到起基准是否稳定的问题，因为国家控制点大部分建立于５０－６０年代，由于受到地壳形变和其他因素的影响，某些点位可能已经产生了位移，因此在布设建立加密网时，必须对起始基准进行分析与判别，以提供选择稳定起始基准的根据。本文介绍一些最基本的数据分析方法，主要是应用平差成果和数理和方法进行分析，最后举了一个应用实例，可供从事实际工作的技术人员参考。     

特定基准下的异常位移诊断

针对地壳运动和变形研究中存在的位移资料的参考基准、异常位移等问题，主要讨论了位移资料特定基准的转换和异常位移诊断的数学模型——特定基准转换模型为七参数相似变换模型，转换保持了变形体内部相对位置关系不变，并使转换后的位移矢量更能体现区域内的相对运动信息；异常位移诊断采用拟准检定法(QUAD)，在选定拟准观测的情况下，使得位移真误差具有明显的分群性；模拟算例结果显示，本文采用的线性变换模型、粗差拟准检定法都表现出很好的效果。     

区域性参考框架的实现和稳定性评估方法研究

以ITRF、IGS等全球参考框架为例,简单介绍全球大地参考框架目前的研究进展和所面临的问题,在此基础上展开区域性参考框架的研究,主要介绍目前区域性参考框架的研究现状和实现方法。同时,基于全球性坐标框架ITRF的稳定性主要评估方法,提出了一种基于区域性参考框架转换参数的方法来评估框架稳定性。     

东日本Mw9.0大地震前、同震及震后地壳水平运动

利用“中国地壳运动观测网络(二期)”245个GPS连续观测站及其他站的大量观测结果,采用离震中很远的7个GPS站作为位错参考框架,得到2011年3月11日东日本Mw9.0大地震的同震水平位移和应变。此种参考框架的位移场解,符合弹性位错模型离震中很远且水平位移接近于0的要求,不仅有利于位错模型反演,也有利于合理分析此次大地震同震水平位移的影响范围。地震前后区域参考框架下远场GPS连续观测位移时间序列和同震位移弹性位错模型反演结果表明,东日本大地震同震水平位移既是地震断层破裂的结果,也是远场震前数月或数年水平位移的弹性回跳,据此可以进一步确认这些站震前水平位移前兆异常。由于这些震前异常位移中亦包含了同震位移量(方向相反),因此,弹性位错模型为定量研究大地震前远场地壳运动异常提供了一种理论模型。位错参考框架中的同震位移及其位错模型和区域参考框架的位移时间系列的综合研究有助于对此次大地震地壳运动异常的认识。这种持续时间为数月至数年的弹性形变异常,可以为大地震的中短期预测提供依据。     

论地球参考框架的维持

地球参考框架的维持,是指给出随时间变化的框架点坐标.一般有两种形式,即给出速度模喇或坐标时问序列.全球参考框架(主要指ITRF)的维持小断趋于完善,区域参考框架一般足指对ITRF的加密.由于区域参考框架的维持上要是通过GPS技术建市CORS网来实现的,因而对IGS实现和维持的参考框架作简要介绍.讨论Ⅸ域参考框架维持的两种技术途径,并对我围地球参考框架的维持提出儿点看法.     

参考框架、坐标变换和地壳运动

讨论参考框架、坐标变换和地壳运动的关系,说明主要由于地壳运动使得参考框架的问题变得十分复杂,而只有通过连续观测,如GPS等连续观测,和对地壳运动的观测与深入研究,才能有效地维持参考框架。简要介绍ITRF(国际地球参考框架)框架的发展与现状,介绍层次不同的三种ITRF2000框架和时空效果不同的三种参考框架,说明这些框架之间的关系。相似变换不仅用于坐标变换,还用于研究不同参考框架(或位移基准)下的相对运动,特别是区域内的相对运动。由于地壳水平和垂直运动有不同的特点,在研究相对运动时应分别作相似变换处理。坐标变换也必须考虑地壳水平和垂直运动的不同特点,分别作变换,以避免垂直运动对水平坐标分量的影响,使得到的坐标变换参数有时效性。建立GNNS等连续观测站是维持参考框架的最有效途径。     

一种基于局部判别正切空间排列的高光谱遥感影像降维方法

提出一种基于局部判别正切空间排列(local discriminative tangent space alignment,LDTSA)的高光谱影像降维方法。LDTSA源于局部正切空间排列(LTSA)中的排列机制,在一个局域块内利用线性局部正切平面对类内样本的流形结构建模,同时还考虑到类间判别信息以最大化判别边界。利用多幅高光谱数据进行降维和分类试验。结果表明,LDTSA主要有三个优点:①在小样本问题上性能稳定;②在降维过程中保持类别间的判别信息;③有效挖掘数据集的几何流形结构。     

监测网的稳定性分析

讨论了变形监测网的参考系问题，举例说明了不同的参考基准对应着完全不同的位移场。对监测网点位稳定性进行了分析，重点介绍了平均间隙法，稳健迭代权法和单点位移分量法。     

Transforming ellipsoidal heights and geoid undulations between different geodetic reference frames

Transforming height information that refers to an ellipsoidal Earth reference model, such as the geometric heights determined from GPS measurements or the geoid undulations obtained by a gravimetric geoid solution, from one geodetic reference frame (GRF) to another is an important task whose proper implementation is crucial for many geodetic, surveying and mapping applications. This paper presents the required methodology to deal with the above problem when we are given the Helmert transformation parameters that link the underlying Cartesian coordinate systems to which an Earth reference ellipsoid is attached. The main emphasis is on the effect of GRF spatial scale differences in coordinate transformations involving reference ellipsoids, for the particular case of heights. Since every three-dimensional Cartesian coordinate system ‘gauges’ an attached ellipsoid according to its own accessible scale, there will exist a supplementary contribution from the scale variation between the involved GRFs on the relative size of their attached reference ellipsoids. Neglecting such a scale-induced indirect effect corrupts the values for the curvilinear geodetic coordinates obtained from a similarity transformation model, and meter-level apparent offsets can be introduced in the transformed heights. The paper explains the above issues in detail and presents the necessary mathematical framework for their treatment. An erratum to this article can be found at     

CORS坐标参考框架更新探讨

CORS系统运行过程中,由于站点的相对沉降、搬迁、天线更换等原因,导致基准站/网坐标发生了明显变化,必须进行局部站点或站网更新。本文阐述了CORS坐标参考框架的更新原则、方法,针对广东省CORS改造升级过程基准站坐标变化情况,发现了引起基准站坐标变化的天线罩问题,并研究了“偏心观测量”的处理方案;研究解决了个别基准站坐标更新及基准站网坐标参考框架更新问题,保证了广东省CORS系统的持续、高精度运行及站网坐标参考框架的延续。     

基于距离收敛的深基坑边坡水平位移监测

针对自由设站方案,建立了通过观测监测点与基准点的水平距离,利用距离收敛值监测基坑边坡水平位移量的方法,特别给出了采用全站仪对边测量深层水平位移的方法。借助等影响原则和基准点已有信息,分析了基坑位移监测方法和距离收敛测量原理及精度,实现了位移监测点的差分计算与数据处理,讨论了两种距离收敛法监测水平位移的精度,并将其用于实际观测。分析结果与工程实测数据均表明该监测方法观测精度满足规范要求,且量测效率高,具有良好的应用价值。     

Estimability of astronomical longitude and latitude only from theodolite observations within three-dimensional networks of terrestrial type

Summary From a two-dimensional network adjustment it is well understood that the one orientation unknown of a theodolite frame is estimable, once the orientation datum parameter, e.g., one azimuth, is fixed. In three-dimensional networks the problem of estimability of three orientation unknowns inherent in a theodolite frame is more complex. Here we prove that not only the classical horizontal orientation unknown is estimable (up to the datum degrees of freedom), but also astronomical longitude and astronomical latitude which can be considered as two additional orientation unknowns of the theodolite frame moving with respect to an earth-fixed equatorial frame of reference. Thus the theodolite instrument can be considered—at least theoretically—a gradiometer measuring the variation of the directional parameters of the gravity vector from one point to another. Or up to the datum degrees of freedom astronomical longitude and astronomical latitude can be determined from only theodolite observations between exclusively terrestrial points. M?nicke (1982), has shown that despite the refraction problem the method works sufficiently well in practice.     

一种特定方向上位移测定的简易方法

在分析测小角法应用于特定方向上位移监测中存在的问题的基础上,提出了一种基于测站观测的方向距离法;通过对影响位移精度的有关因素进行分析,指出了使用该方法在方案精度设计时应注意的问题;针对基准点可能发生变动的实际情况,给出了具体观测和处理方法。     

星地无线电双向时间比对法误差源分析

本文简要介绍了星地无线电双向时间比对法的基本原理,给出其地心惯性系中计算模型,分析了各种误差源对星地间相对钟差的影响,计算了在几种计算精度下卫星和地面站位置和速度误差所需要达到的精度.结果表明:影响星地无线电双向法精度的主要误差源为设备时延误差和电离层延迟误差,而由于卫星和地面站位置不准确引起的误差相对较小;对于电离层...     

GPS监测网数据处理方案研究

处理大尺度ＧＰＳ监测网多期复测成果的时期,数据处理方案是一个重要问题。作者在处理首都圈ＧＰＳ地形变监测网数据的过程中,经过长期探索和大量试算,提出了制定数据处理方案的基本原则：要采用一个自洽的地球参考框架和常数系统;要采用精度最高的同一种粗密星历和相应的地球自转参数;要采用最先进的同一种数据处理软件以及采用同一的参考基准和约束条件。由于地壳处于运动之中,大尺度ＧＰＳ监测网的参考基准应是动态基准。研     

地壳形变分析中几个问题的讨论

在有关地壳形变分析的文献中,存在着一些值得商讨的问题。本文从理论上並通过实例回答了1)直接用观测值来估计变形参数还是用位移来估计;2)监测网的平差方法是否影响所估计的变形参数;3)现有的方法把位移场投影到断层线上来计算变形模型参数是否合理。     

顾及运动状态改正的GNSS滑坡监测基准站切换方法

实时相对定位技术已广泛应用于高精度实时滑坡监测,其高精度定位依赖于连续稳定的基准站数据。然而基准站数据由于供电、通信等原因时常发生中断,严重影响滑坡监测结果的连续性和可靠性。本文提出顾及运动状态改正的GNSS滑坡监测基准站切换方法,首先根据待切换新基准站长期监测时间序列确定其运动状态,然后基于滑坡体变形演化规律,结合运动状态建立新基准站位移模型并定期对模型检核,最后根据新基准位移对各监测点位移进行修正。该方法成功应用于甘肃黑方台滑坡监测基准站切换,且改正后各监测站位移与真实变形接近。以改进型切线角作为滑坡预警判据,使用改正前后的监测位移-时间序列进行预警,预警结果表明,不进行改正可能导致预警的误判。本文方法针对基准站数据中断问题,通过切换新基准并对基准误差进行修正以获取连续可靠的滑坡监测序列,保障了滑坡监测的连续性和预警的及时性。