空间大地测量技术对确定地面坐标框架、地形变与地球重力场的贡献和进展--出席2005年国际大地测量协会(IAG) 科学大会札记

国际大地测量协会（IAG）科学大会于2005年8月22~26日在澳大利亚凯尔斯（Cairns）召开。会议名称为“动力行星2005”（Dynamic Planet 2005）。会议就有关完善全球和地区性地面坐标参考框架、卫星重力测量在确定地球重力场时空分辨率、开展航空激光和雷达成像及其干涉技术在地形变和灾害监测,以及对大气的研究、建立和完善全球大地测量观测系统(GGOS)、开展行星大地测量的研究等方面的内容做了广泛的学术交流,内容比较丰富。     

大地测量学的新进展——国际大地测量协会（IAG）2001年科学大会综述

对国际大地测量协会（IAG）2001年科学大会中所讨论的几个科学技术问题做了部分介绍。其中包括大地测量学近20年来的进展、地球参考框架、大地测量基本常数、GPS连续运行网及其综合服务系统和卫星重力探测，以及GPS天气预报的技术要求等。     

现代大地测量参考系统的进展

概述现代大地测量参考系统的定义及不同参考系统之间的关系。主要讨论我国当代大地测量界常使用的3种用以表示几何位置的参考系统:1980年国家大地坐标系、全球大地测量系统1984(W G S84)、国际地球参考系统(ITRS)和一种用以表示物理位置、高程的参考系统:即1985年国家高程基准。并讨论大地测量中框架和基准的概念。     

利用谱组合法实现GOCE卫星的SST和SGG数据融合处理

不同类型重力测量数据的融合处理,是地球重力场模型化研究的难点和热点问题之一.基于调和分析方法推导了由GOCE卫星SST和SGG数据构建地球重力场模型的谱组合公式及对应谱权的具体形式,给出了多种类型重力测量数据联合处理的谱权及谱组合的通用表达式.结果表明,SST数据能够有效改善SGG数据解算模型在低阶部分的精度,从而提高了解算的地球重力场模型的质量和可靠性并拓宽了其频谱范围,使其精度和空间分辨率有更进一步的提高.      

中国地壳运动观测网络在地球科学研究中的应用前景

简要地介绍了中国地壳运动观测网络的概况和目前的进展,论述了地壳运动观测网络在地球科学研究中的重要作用和应用前景。其应用潜力主要体现在:①在中国地壳运动监测研究中发挥重要作用,成为中国地震预测预报研究的重要基础;②为地球动力学研究提供重要的依据;③建立维持ITRF地球参考框架、研究地球自转、极移和章动及变化;④精化、加密全国大地网和大地水准面;⑤在气象学中的应用;⑥研究电离层电子浓度及其变化规律;⑦提供精密近实时的GPS轨道参数;⑧为广域差分定位奠定基础。     

地质调查中手持GPS和GIS坐标系统应用常见问题

GPS的定位与实际工作中基于不同坐标系和比例尺的地质图、地形图的工作手图之间的关系,以及坐标转换问题,是一个比较复杂的问题,它牵涉到地球坐标系与大地定位、大地测量学、地图投影以及GIS空间分析等学科或专业知识.作者通过对相关背景知识的学习,结合实际野外工作中利用GPS的体验,对一般情况下手持GPS使用过程中应注意的问题进行归纳和总结,在此基础上分析了GPS数据坐标与GIS产品中坐标系统在定义上的异同和衔接问题.     

重力卫星五年运行对求定地球重力场模型的进展和展望

对近年升空的CHAMP和GRACE和将于2007年升空的GOCE卫星在测定地球重力场方面的技术特点和初步成果进行了回顾、比较和评估。并对它们今后在静态和动态的地球重力场构模方面可能的进展作一展望。现在只用一颗重力卫星的轨道摄动数据，就可以以前所未有的可靠性和精确性来求定地球重力场的长波和部分中波。如CHAMP重力卫星的33个月数据所求定的地球重力场模型,相对于曾利用多颗卫星资料所推算的GR1M5 S1重力场模型,在长波方面的精度和可靠性都有很大改善。而GRACE重力卫星的 110天数据所导出成果的空间分辨率，又优于CHAMP的33个月的数据成果。GRACE卫星还有一个重要任务，就是测定重力场非潮汐的短期性或准实时的变化。还介绍了新发表的一个联合地球重力场模型EIGEN CG03C, 360完全阶次，分辨率约30′。CG03C同CHAMP/GRACE以前的重力场模型比较，在400 km波长的精度方面改善了一个量级，大地水准面的精度改善了3 cm，重力异常的精度改善了0.4 mgal。     

重力卫星五年运行对求定地球重力场模型的进展和展望

对近年升空的CHAMP和GRACE和将于2007年升空的GOCE卫星在测定地球重力场方面的技术特点和初步成果进行了回顾、比较和评估。并对它们今后在静态和动态的地球重力场构模方面可能的进展作一展望。现在只用一颗重力卫星的轨道摄动数据,就可以以前所未有的可靠性和精确性来求定地球重力场的长波和部分中波。如CHAMP重力卫星的33个月数据所求定的地球重力场模型,相对于曾利用多颗卫星资料所推算的GRlM5-S1重力场模型,在长波方面的精度和可靠性都有很大改善。而GRACE重力卫星的110天数据所导出成果的空间分辨率,又优于CHAMP的33个月的数据成果。GRACE卫星还有一个重要任务,就是测定重力场非潮汐的短期性或准实时的变化。还介绍了新发表的一个联合地球重力场模型EIGEN-CG03C,360完全阶次,分辨率约30′。CG03C同CHAMP／GRACE以前的重力场模型比较,在400km波长的精度方面改善了一个量级,大地水准面的精度改善了3cm,重力异常的精度改善了0．4mgal。     

小波包分解提取高采样率GPS地震波信号

随着高采样率GPS接收机的出现、高精度的定轨以及数据处理技术的发展, 利用GPS观测高频率、瞬态的地震波信号成为可能.但如何消除混叠在地震波信号中的多路径、随机噪声等误差, 有效地提取地震波信号, 仍然是制约高采样率GPS及其地球物理应用的重要因素.提出一种基于小波包分解的方法, 对动态位移序列中的多路径误差进行消除, 同时去除高频率随机噪声, 提取地震波信号.通过结合SCIGN的19个GPS测站的1Hz采样GPS观测数据, 对2010年墨西哥M7.2地震的地震波引起的地表动态位移进行解算, 采用小波包分解有效地提取地震波信号并对其进行谱分析.结果表明, 该方法提取的地震波信号能较好地反映出地震波的传播及其特性, 具有无需多天重复观测、处理精度高等特点.      

中国极地大地测量学十年回顾:1996-2006年

[STBZ][ZW（*][HT6H]〓收稿日期：. *基金项目：[HT6SS][ZK(]国家自然科学基金项目“利用多源遥感数据监测南极冰貌地形及其动态变化研究”（编号：40606002）;国家测绘局项目“南极考察地区基础测绘”（编号：1469990324229）资助[ZK）] [HT6H]〓作者简介：[HT6SS]（1939 ）,男,江西广丰人,教授,博士生导师,主要从事极地测绘遥感信息学的研究.[WT6HZ]E mail:[WT6BZ] [ZW）] [HT4F] [HT5K](摘〓要：[HT5K]回顾了近10年来我国南北两极大地测量学在GPS、重力、验潮及合成孔径雷达干涉测量等方面的研究进展。具体介绍了以长城站、中山站和黄河站3个GPS观测站为依托,开展的板块运动、卫星定轨及极区大气环境监测方面的研究;GPS在埃默里冰架、格罗夫山及Dome A考察中的应用研究;长城站的高精度绝对重力及相对重力测量;中山站自动验潮站的建立;及合成孔径雷达干涉测量在南极内陆冰盖的应用研究等。     

中国大地测量科学发展的若干问题

概述了大地测量学作为测绘基准、提供地理信息系统的基础框架作用。回顾了我国大地测量在建立国家平面基准、国家高程基准、国家重力基准等方面的情况。论述介绍了大地测量学当前发展的国际背景，提出了对我国大地测量学今后发展，如建立现代大地坐标框架和现代重力基准的目标和任务，以及改善国家高程基准等方面的考虑。     

A comparative study for the estimation of geodetic point velocity by artificial neural networks

Space geodesy era provides velocity information which results in the positioning of geodetic points by considering the time evolution. The geodetic point positions on the Earth’s surface change over time due to plate tectonics, and these changes have to be accounted for geodetic purposes. The velocity field of geodetic network is determined from GPS sessions. Velocities of the new structured geodetic points within the geodetic network are estimated from this velocity field by the interpolation methods. In this study, the utility of Artificial Neural Networks (ANN) widely applied in diverse fields of science is investigated in order to estimate the geodetic point velocities. Back Propagation Artificial Neural Network (BPANN) and Radial Basis Function Neural Network (RBFNN) are used to estimate the geodetic point velocities. In order to evaluate the performance of ANNs, the velocities are also interpolated by Kriging (KRIG) method. The results are compared in terms of the root mean square error (RMSE) over five different geodetic networks. It was concluded that the estimation of geodetic point velocity by BPANN is more effective and accurate than by KRIG when the points to be estimated are more than the points known.     

Earth tide effects on kinematic/static GPS positioning in Denmark and Greenland

A detailed study of the Earth tide effects on the GPS kinematic/static positioning is presented in this paper by using theoretical Earth tide computation and practical GPS data processing. Tidal effects could reach up to 30 cm in Denmark and Greenland depending on the measuring time and the position of reference station. With a baseline less than 80 km, the difference of the Earth tide effects could reach more than 5 mm. So, in precise applications of GPS positioning, the Earth tide effect has to be taken into account even for a relative small local GPS network. Several examples are given for demonstrating that the Earth tide effects can be viewed by GPS surveying. They are given through static GPS data static processing, static GPS data kinematic processing, and airborne kinematic GPS data processing. In these cases, the Earth tide effects can be subtracted from the GPS results. The determination of tidal parameter through static GPS data kinematic processing has also been tested.     

基于EGM2008模型的GPS高程转换法

GPS求得的高程是地面点在WGS84坐标系中的大地高,而我国采用正常高系统的高程,是通过该点的大地高减去该点的高程异常获得。高程异常的获取,惯用的做法是曲面拟合法,这种方法在水准点稀少的测区（特别是山区）实施起来比较困难。EGM2008模型是迄今为止分辨率最高、精度最好、阶次最多的全球重力场模型。首先利用EGM20081′×1′的大地水准面模型计算各点的高程异常,再通过联测一个一等水准点,获取EGM2008模型所表示的全球似大地水准面与我国高程基准面之间的差异,即可将GPS大地高转换为1985国家高程基准的正常高。兴城测区实例表明,EGM2008模型高程转换法在山区仅用一个水准点即可实现GPS大地高到正常高的转换,且高效率、高精度。     

Advances, Problems and Prospects of Modern Geodesy Applied in Tibetan Geodynamic Changes

Modern geodetic techniques have developed rapidly in recent years, providing reliable observation data and new effective approaches, and greatly enhancing studies of the Tibetan geodynamics. For instance, the well-known GPS technique has been employed to measure seismic slips for many faults in the Tibetan Plateau. GPS data agree well with the hypothesis of a thickening crust and eastward mass flow. Moreover, absolute gravimetric data have been applied to interpret geophysical phenomena such as crust movement, co-seismic gravity change, GIA, and ground water change. The satellite gravity mission GRACE launched in 2002 provided global gravity models with unprecedentedly high precision and high spatial resolution. It has been used in implementing temporal gravity changes and improving our knowledge of the Earth’s interior, including lithosphere dynamics, mantle viscosity and rheology, plateau uplift, and subduction processing. It is noteworthy that gravity presents unique advantages for the study of Tibetan geodynamics because of its sensitivity to mass migration and dynamic redistribution. To date, great advances have been made in applying modern geodetic data in studying dynamic changes of Tibetan plateau. For instance, the horizontal displacement field from GPS data revealed dynamical characteristics of the present-day Tibetan plateau. The combination of gravity anomalies and topographic data describe the tectonic characteristics of Tibetan plateau. The combination of gravity data and GPS data show present properties of the Tibetan plateau such as crust thickening, Moho’s subsidence, and plateau uplift. GRACE data were used to estimate the distribution of ice/snow melting.     

西南极菲尔德斯地壳形变监测的数据处理与分析(英)

In order to study contemporary crustal movement of Antarctic, China has not only constructed the deformation monitoring network in West Antarctic Fildes strait region, but also monitored the network by using DI-20 Geodimeter and GPS instruments, and participated the Antarctic GPS Campaign Observation organized by SCAR as well.During mathematics processing of crustal horizontal deformation observations, a method to bring deformation parameters into the error equations of observations is discussed in this paper. Several classical deformation models, such as rigid body displacement and strain, are introduced in detail. By analyzing the reference datum of statistical geodetic network, a conclusion is drawn that it is unfit to use rank-defected reference datum for the crustal deformation analysis, and another method is developed to set up different additional weight matrix for every different kind of parameter, the classical adjustment and rank-defected adjustment are well unified. Two methods of considering or non-considering the relation between point parameters and deformation parameters are compared, and the former is more appropriate than the latter. A series of programs are developed to implementing the method mentioned above and the analysis of West Antarctic Fileds deformation monitoring network. It is also involved GPS data processing and analysis of deformation results in the paper. The research results indicate that it seems exacting displacement in Fildes rift region, but the displacement is not large, just a little rift shear movement.     

天津市高精度GPS地面沉降监测网数据处理中的若干技术问题探讨

本文以天津市区地面沉降GPS监测网为例,探讨了高精度GPS地面沉降监测网数据处理中的若干技术问题。研究表明,GPS数据处理软件、GPS监测网的框架基准、大气延迟改正和粗差对计算结果的精度有很大影响。在对GPS原始观测数据进行后处理时,只有对影响计算精度的各种误差源进行有效改正,GPS高程分量的精度才有可能达到毫米级,才能满足地面沉降监测的要求。     

关于重力勘查的高度改正应采用何种高程系统的讨论

重力勘查的观测值必须进行正常场与高度改正,为此要测量重力测点的平面位置与高程,尤其对高程测量精度要求甚严。以前测地工作使用经纬仪、水准仪和测距仪等,高程系统按“规范”(1)采用大地水准面的“正高系统”.近来全球卫星定位系统(GPS)开始应用于重力勘查中,GPS测量的高程为WGS-84的“大地高系统”,这样需要把“大地高”换算到“正高”.这样做即要花费许多工作量,又会增加换算中产生的误差。本文通过对地球正常重力场理论公式的分析,认为可以采用GPS测量的大地高进行重力高度改正。