我国CGCS2000坐标框架与全球ITRF2008框架的融合研究

基于我国现有CGCS2000地心坐标框架及国际上现行的ITRF2008坐标参考框架,总结了我国区域坐标框架与国际坐标框架的融合方法,并利用陆态网络2015年计算的精密结果进行了验证。研究结果表明,强制约束法能实现中国区域框架与全球坐标框架的融合,而参数转换法及框架转换能实现两类坐标框架的相互融合;参数转换法可很好地解决区域CGCS2000框架与全球框架的融合,其转换精度与现有CGCS2000框架的精度高度相关;框架转换法能实现区域CGCS2000框架与全球框架的融合,但其与框架点解算的速度场精度高度相关,如果要进行高精度框架维持,框架点计算的速度场精度必须可靠。     

顾及有色噪声影响的CGCS2000下我国CORS站速度估计

研究基于计算获取的CGCS2000(中国大地坐标系统2000)下我国国家CORS(全球导航卫星系统连续运行参考站)网1999年至2009年坐标时间序列,首先采用主成分空间滤波方法(PCA)提取CGCS2000框架下国家CORS网坐标时间序列中公共误差(common mode errors,CME)的时空特性;其次,采用功率谱分析方法分析空间滤波后的国家CORS站坐标残差时间序列的噪声性质,采用最大似然法定量估计坐标残差时间序列中的有色噪声分量;最后,采用加权最小二乘法评定顾及不同噪声影响的CGCS2000框架下的国家CORS网年速度估值和实际精度.研究结果表明:采用空间滤波可提高CGCS2000框架下国家CORS网成果的精确性和可靠性,空间滤波后北、东和高方向的平均坐标重复性相对于滤波前分别减小了26%、22%和46%,滤波后国家CORS站高度方向平均振幅减少近64%.在CGCS2000框架下我国CORS站坐标时间序列中白噪声不是噪声的主要成分,白噪声、闪烁噪声和随机漫步噪声的噪声性质是国家CORS站坐标时间序列的基本特征;我国CORS站有色噪声在水平方向和高度方向表现出一定的规律性,顾及有色噪声的速度误差估值比只考虑白噪声的速度误差估值一般大2～6倍,速度估值偏差一般在2%～10%.     

一种适用于CGCS2000坐标框架的多源数据融合方法

针对单一的GPS技术并不能准确地确定地球质心,无法真正地实现地心坐标参考框架,为了满足CGCS2000坐标框架对高精度地球质心和高精度尺度基准的需求,未来的CGCS2000坐标框架将是多源空间大地测量技术融合的组合框架,该文提出了一种适用于CGCS2000坐标框架,并基于GPS、VLBI、SLR等大地测量技术的数据融合方法,利用该方法进行多源大地测量观测数据融合得到组合坐标框架,将得到的结果与ITRF综合解进行比较。结果表明:GPS、VLBI、SLR测站各方向坐标平均误差值约20mm,速度场各方向平均误差约1mm/a,水平方向速度场误差小于垂直方向速度场误差,误差较大的测站多居于板块分界带及其边缘。基于实验结果表明,该方法可以满足CGCS2000坐标框架对多源数据融合的要求。     

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。     

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CGCS2000新框架的地物坐标更新策略研究与分析

本文针对未来CGCS2000框架更新后,由此衍生的全国各类实体坐标成果的更新策略和方法进行分析研究,为未来CGCS2000框架维持在GPS布点、数据处理方法及达到的精度方面提供思路和应对策略。采用地形及面积与我国大致相同,且可以公开下载的国外密集的CORS站数据,设计、处理形成了研究所需的不同时长的GPS观测数据集及厘米级、分米级CGCS2000坐标数据仿真集。分别讨论了天文大地网CGCS2000坐标从分米级至厘米级的提升,以及基于CORS的CGCS2000新框架衍生的实体坐标转换的实施方法和策略。对转换到新框架下影响坐标转换精度的因素：格网内插方法、控制点密度、搜索范围、格网间距等进行充分试验分析,确定了：(1)天文大地点CGCS2000精度从分米级到厘米级提升的最大控制点间距为2.2°,相应为230 km,即全国需要布363个点;但顾及地方框架的自身维护,各省(市)至少有4个站,则全国需在2178个天文大地点进行GPS观测。(2)要实现新的CGCS2000框架下实体坐标间隔10年的动态更新,若布设985个CORS站,在我国东部和中部控制点间距分别为482 km、西部地区为107 k...     

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。     

大地测量坐标框架建立的进展与思考

坐标框架是描述地球形状及变化、表达地球空间信息的基础,也是拓展人类活动、促进社会发展的关键地球空间信息基础设施。随着空间大地测量观测技术的发展,地球科学及相关学科间的交叉渗透融合,利用其建立全球或区域坐标框架成为当前大地测量的主要任务。研究建立1毫米级坐标框架是国际大地测量学界21世纪的学科目标和重要挑战。本文以当前建立理论最完善、应用最广泛、精度最高的国际地球参考框架为例,描述了基于空间大地测量观测技术的坐标框架建立方法,阐述了全球及区域地心坐标框架建设的最新进展及局限性,最后针对建立1毫米级坐标框架的几个关键问题提出了研究思路。     

坐标参考框架长期解内约束模型

地球参考框架是一切测绘活动、地球科学研究的物理基础。目前,地球参考框架常采用长期解的形式,即利用一组全球分布的基准站在某一参考历元的坐标和速度来表示。由于观测有误差,且各基准站又具有非线性变化,故需要对不同历元的瞬时地球参考框架进行累积,形成稳定的长期参考框架。以不同历元观测数据得到的瞬时参考框架成果为输入,构建了一种基于多历元观测数据建立参考框架长期累积解的融合模型。从坐标转换模型和测站坐标的时变模型出发,详细推导了建立长期解的函数模型,依据该函数模型的秩亏数设计了转换参数的内约束基准。采用2010-08—2014-12的国际全球导航卫星系统服务第2次处理结果进行试算,并与国际地球参考框架2014成果进行了对比。结果表明,X、Y、Z方向标准偏差分别为3.45 ?mm、4.04 mm、2.84 mm,速度精度分别为1.53 mm/a、1.46 mm/a、1.21 mm/a,X、Y、Z方向的加权均方根误差优于3 ?mm。     

坐标系统任意框架和历元转换研究

研究国际陆地参考框架(ITRF)坐标转换问题,分析坐标框架的转换模型,构建一种实用的历元转换方法.研究结果表明在相同历元下,不同框架之间的坐标差异较小,不同活动块体下ITRF2008和ITRF2014在2020.00历元时各分量坐标差小于3 mm.受不同区域地壳活动程度影响,相同框架下不同历元之间的坐标差异明显,基于建立的历元转换方法,实际测试精度可达1 cm左右,能够在工程应用中快速获得CGCS2000坐标.     

省级基础地理信息数据坐标转换软件设计与实现

介绍了数字线划图、数字高程模型、数字正射影像图、数字栅格地图由1980西安坐标系向2000国家大地坐标系的转换关键技术,阐述了省级基础地理信息数据坐标转换软件的设计原则、总体架构、主要功能及实现方法,对高效、快速将1980西安坐标系下的成果转到2000国家大地坐标系具有一定的指导作用。     

坐标系转换中全国高精度高分辨率格网改正量的确定

确定全国1980西安坐标系向2000国家大地坐标系转换改正量是实现1980西安坐标系测绘成果向2000国家大地坐标系转换的一项重要的基础性工作。本文在对全国已有大地控制点资料进行整理、分析的基础上,通过大量试算与研究,在国内首次提出了利用全国高精度高分辨率格网改正量实现1980西安坐标系测绘成果向2000国家大地坐标系转换的理念与改正量计算方法 -移动转换法,同时利用全国127 210个高精度的控制点成果,在椭球面上建立了控制点上误差很小、能满足大比例尺地形图转换精度要求的全国高精度高分辨率格网1980西安坐标系测绘成果向2000国家大地坐标系转换改正量模型,该模型现已应用于全国多个省、市不同比例尺基础地理信息数据转换实际生产中。     

不同定位模式下CGCS2000坐标确定及精度分析

阐述了ITRF参考框架向CGCS 2000坐标变换的基本原理,分析了速度场对转换精度的影响。通过比较不同定位模式下CGCS 2000坐标计算结果,证明了采用相对定位和绝对定位进行CGCS 2000坐标定位的可行性。试验结果表明:精密单点定位通过坐标转换可以达到与相对定位同等精度的CGCS 2000坐标;在转换过程中,测站速度的精度直接影响了CGCS 2000坐标的精度,在我国范围内可使用陆态网络提供的速度场模型进行转换。     

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。     

BJS54测绘成果到CGCS2000的转换方法应用

2000中国大地坐标系（CGCS2000）是我国新启用的地心坐标系。讨论了如何将1954北京坐标系（BJ54）下的平面坐标转换到2000中国大地坐标系（CGCS2000）的转换方法，并通过实例，对其误差进行了分析，验证了该方法的有效性和可行性。     

ITRF2008与CGCS2000坐标系的转换

由于当前精密星历所对应解算的ITRF框架坐标为ITRF2008参考框架,而在1∶10 000基础测绘生产项目要求提供CGCS2000坐标系成果,论述了ITRF2008到CGCS2000间的框架转换的方法及转换后精度分析,并重点分析了转换的关键性问题。     

基于CGCS2000的城市平面坐标系最佳选取

本文以CGCS2000启用后城市平面坐标系的选取和确定为研究内容,提出了以投影改正平方和最小与投影变形大于2.5cm/km的点数最少为原则进行最佳中央子午线和抵偿高程面选取的方法,并以武汉市为例,通过实际控制点的CGCS2000大地坐标予以实现.相比常规方法,该方法更科学、严谨,比较客观地反映了区域地形起伏对平面坐标系...     

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Bursa加权模型的格网坐标转换

2000国家大地坐标系(CGCS2000)在我国启用将使得许多测绘成果的坐标面临转换,需要研究具有较高精度的坐标转换方法。由于我国天文大地网存在较大的局部系统差和累积误差,采用Bursa模型完成向高精度地心坐标系的转换时往往还剩余较大的残差。为了提高转换精度,这里提出了一种方法,通过将转换区域划分为小的格网单元,然后利用Bursa模型、加权平均模型计算得到每个格网节点的坐标转换改正量;最后再通过格网内插得到其中任意位置的坐标转换改正量,从而完成坐标转换。该方法保证了局部的细致拟合和整体上的连续。试验结果表明,该方法可使天文大地网的局部系统差和累积误差得到有效地控制,避免了转换后较大残差的出现。