多面函数拟合法及其在建立中国地壳平面运动速度场模型中的应用研究

基于现有的GPS观测值，将多面函数拟合法用于速度场模型的建立，得到了目前中国覆盖范围最广、分布最均匀、有实用价值的中国地壳平面运动整体速度场图像和NNR－NUVEL1A全球板块运动模型下的平面运动速度场图像。     

现今板块运动模型的发展及其比较

从地质数据的不断完善到空间大地测量数据的广泛应用,现今板块运动模型的发展有了质的飞跃.评述了其现状与发展趋势;利用ITRF2005的速度场建立了一个完全基于现代空间大地测量实测结果的现今全球板块运动模型ITRF2005VEL,并与地质模型NNR-NUVEL1A进行了比较.结果表明,从整体上看ITRF2005VEL与NNR-NUVEL1A模型有较好的一致性,且较以往的ITRF序列的模型精度更高,但同时也存在着一定的差异性,这与观测台站、板块本身等相关因素都有关.     

全球板块运动背景场及ITRF2005VEL的建立

简要分析了最新的国际地球参考框架ITRF2005实现的基本情况及其相对于ITRF2000的改进,以ITRF2005为参考框架建立了新的全球板块运动模型ITRF2005VEL.建模时,首先根据测站的分布和速度场的精度对测站进行初步剔除,然后采用相似变换的方法对全球ITRF2005测站的速度场数据再进行第2次筛选.根据筛选结果利用最小二乘方法建立了全球板块运动背景场及其运动模型,给出了全球11个主要块体的运动参数.此结果与其他学者建立的模型相比,总体上有很好的一致性,但在个别块体上也有所差异.     

全球板块运动背景场及ITRF2005VEL的建立

简要分析了最新的国际地球参考框架ITRF2005实现的基本情况及其相对于ITRF2000的改进,以ITRF2005为参考框架建立了新的全球板块运动模型ITRF2005VEL。建模时,首先根据测站的分布和速度场的精度对测站进行初步剔除,然后采用相似变换的方法对全球ITRF2005测站的速度场数据再进行第2次筛选。根据筛选结果利用最小二乘方法建立了全球板块运动背景场及其运动模型,给出了全球11个主要块体的运动参数。此结果与其他学者建立的模型相比,总体上有很好的一致性,但在个别块体上也有所差异。     

基于ITRF2005框架的南美板块运动及形变分析

本文通过利用ITRF2005框架速度场以及IGS参考站近两年观测数据解算所得速度场对南美板块的运动及形变特征进行分析。结果表明,南美板块整体以约12.4mm/a的速率向北西方向运动,其欧拉矢量参数与NNR-NULVEL1A模型基本一致。形变特征表现为中南部区域西缘因纳兹卡板块俯冲向东凹陷,东侧受大西洋中脊海底扩张推力向西运动,东西向的挤压使其约以22mm/a的速度收缩并阻碍其北向运动。板块南端则受南极洲板块挤压向北西运动。     

利用空间技术建立绝对板块运动模型

利用欧拉定律和ITRF2005的速度场,给出了全球板块运动模型ITRF2005VEL,并计算了全球地壳旋转总角动量之和。采用离散的Tisserand条件对实测的全球台站运动速度进行约束,建立了一个新的基于NNR参考框架的实测的绝对板块运动模型NNR-ITRF2005,并与地学模型NNR-NUVEL1A和ITRF其他序列建立的NNR模型进行了比较和分析。结果表明,从整体上来看,NNR-ITRF2005比较接近于NNR-NU-VEL1A,但个别板块由于测站较少、分布不均或者测站观测时间短对板块的约束不够等原因,使得这些板块的欧拉极与地学模型的偏差较大。     

基于全球板块运动模型分析大西洋扩张变化

基于现代空间测量技术SLR、VLBI和GPS实测资料，解算出大西洋中脊海底扩张速率，其中北大西洋的东西向扩张速率平均为35mm/a，赤道大西洋东西向扩张速度分别为20－25mm/a，南大西洋东西向扩张速率为22－28mm/a，证实全球板块运动的存在及大西洋扩张学说，并基于全球几百万年地质模型NNR－NUVEL1A，北大西洋的东西向扩张速率平均为24．3mm/a，基于最新全球板块运动模型ITRF2000VEL，北大西洋的东西向扩张速率平均为20．8mm/a，总体上大西洋实测东西扩张速度与根据地学资料推出的地球板块运动模型和最新ITRF2000VEL模型的结果基本一致。     

维持中国地心坐标系的基准站数据处理

本文介绍了中国地心坐标系维持数据处理过程。基于"中国地壳运动观测网络"工程1999-2005年共7年的24个GPS连续运行基准站观测数据,并联合47个国际IGS核心站,获得了这些点于2000.0历元在ITRF2000框架中的坐标及速度,以及其相对于NNR-NUVEL1A板块模型的速度,以此作为维持中国地心坐标系的基准点。     

ITRF97参考框架下的中国大陆区域地壳板块运动背景场的建立及应用

利用中国地壳运动观测网络工程基准站和基本站的GPS实测结果，构造了一个ITRF参考框架下的、充分反映今板块运动特征的、更为精确的现状中国大陆区域板块运动模型，介绍了这一工作的思路、方法和最终结果，并对速度场结果作了初步的解释。     

板块运动几何模型的比较

基于空间大地测量数据建立板块运动的欧拉矢量具有更优的现势性。本文对其计算的3种几何模型进行了理论分析,并且利用IERS发布的ITRF2000速度场数据对上述3种几何模型进行了比较。结果表明,3种几何模型得到的板块运动的欧拉矢量具有统计一致性。但是,由它们得到的板块运动的欧拉矢量最大差异约1 mm/a,整体旋转量最大差异约0.2 mm/a,这对于高精度的大地测量和地球动力学应用影响显著。朱文耀等采用的几何模型更加合理,拟合精度更高,因而建议利用该模型进行板块运动欧拉矢量的拟合。     

CGCS2000框架维持方法分析

针对目前国内各GNSS应用在归算到2000国家大地坐标系（CGCS2000）时常采用强制符合及拟稳平差方法存在的问题及局限性,利用国家测绘地理信息局收集的全国近1 800个连续运行参考站（Continuously Operating Reference Stations,CORS）连续观测1个月的数据进行数据处理得到的基线解,分别基于强基准拟稳平差方式及顾及板块运动的速度场归算方法获得测站在CGCS2000下的坐标,分析两者的差异及误差分布情况,指出对于省级CORS站纳入CGCS2000的情况,采用强制符合拟稳平差方法所基于的基准站必须考虑板块的运动趋势进行CGCS2000归算,否则平差结果与CGCS2000最大差异将达到dm量级。     

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。     

面向数字中国建设中国的现代大地测量基准

在回顾我国大地测量基准建设历史的基础上,分析了在当前建设信息化社会,创建数字中国,对现代地理空间基础框架中测绘基准的需求。提出了在我国建设现代大地测量基准的建议。在平面基准方面,建议在国家GPS2000网(三网)的基础上,进一步加密国家GPS网点和永久性追踪站,构建有足够分布密度的三维高精度动态大地坐标框架,为我国今后建立新的大地坐标系统创造条件。在高程基准方面,建议在仪器设备和规范细则方面作好准备工作,依法定期对国家高程控制网进行复测。在重力基准方面,在国家2000重力基准网和国家2000(似)大地水准面的基础上,有步骤的按省或地区推算具有厘米级精度,10km级栅格分辨率的似大地水准面。在条件成熟时,我国应考虑采用三维地心坐标系统。     

3种格网改正数法实现DGN图形无缝坐标转换

2000国家大地坐标系启用后,城市原有的测绘成果需完成向2000国家大地坐标系的转换。针对DGN格式的图形文件开发了一套转换软件;采用格网改正法,结合武汉市系列比例尺DGN图形数据转换试验,分析比较了3种格网改正数方法的转换精度;总结了各种比例尺适宜的转换方法,对各地参心坐标系成果向CGCS2000的坐标系统转换具有一定的借鉴作用。     

中国现代大地基准——中国大地坐标系2000(CGCS 2000)及其框架

简要介绍2008年7月1日启用的中国地心坐标系统2000 (CGCS 2000)的定义及其采用的大地测量基本常数,并对CGCS 2000的坐标框架进行了评述:它应该是高精度,涵盖全部陆海国土,动态,具有方便用户的密度和分布,它由全球导航卫星系统国家级连续运行站网和国家高精度大地控制网这两部分组成.目前的框架由2000国家GPS大地网和它与全国天文大地网联合平差的成果构成,可以满足近期的需求.采用CGCS 2000后将引起中国境内地面奌的大地经纬度值、高斯平面坐标值、地图上点间的方向和长度值等的变动,本文给出了相应的变动值和应对的基本思路.     

2000国家大地坐标系框架体系建设及其进展

2000国家大地坐标系是我国新一代地心坐标系,启用至今有近7a的时间,推广使用已经全面展开。本文主要评述2000国家大地坐标系坐标框架体系建设中取得的进展,介绍了2000国家大地坐标系框架点的精化情况,并重点描述在框架维持关键技术中建立的2000国家大地坐标系板块运动模型和格网速度场模型,给出了2000国家大地坐标系坐标框架更新的建议。     

地质图数据坐标转换工作流程——以K51E011016铁岭县幅为例

为了加速2000国家大地坐标系的推广进程,中国地质调查局要求各地勘单位将其他坐标系下的地质图数据转换为2000国家大地坐标系。本文根据K51E011016（铁岭县幅）数据转换工作的一些经验和体会．总结了地质图数据转换的工作流程,希望本文对即将从事该项工作的同行们有所借鉴。     

基于CGCS2000的中国地壳水平运动速度场模型研究

首先介绍通过数据处理获取CGCS 2000(中国大地坐标系统2000)下点位坐标和速度场的方法,其次研究分析在CGCS 2000下建立满足中国大陆区域无整体旋转条件的中国大陆板块位移基准方法,计算得到的CGCS 2000下中国大陆区域的欧拉角速度是0.2997(°)/Ma,旋转极的位置为(64.77°N,94.093°E),最后利用计算获取的CGCS 2000下的国家高精度GPS网的坐标和速度值,采用有限元插值方法建立中国大陆区域地壳运动速度场模型,并初步分析CGCS2000下的中国大陆地壳运动整体趋势.通过本文的研究可以进一步维护和精化中国CGCS 2000的稳定性、动态性和精确性,也可对CGCS 2000坐标参考框架下的中国区域地壳运动特征的研究提供科学方法和高时空分辨率的基础数据.

Abstract：

Firstly, the processing strategy of obtaining the coordinate and velocity based on the CGCS 2000 (Chinese geocentric 3D coordinate system)is introduced. Secondly, a new plates displacement reference frame of Chinese mainland subjected to the regional No-Net-Rotation (NNR) conditions is researched, The results inferred the position of the Euler rotation pole of the Chinese mainland plates is (64, 77°N,94.093°E) and its rate is 0. 299 7(°)/Ma based on the CGCS 2000. Finally, Crustal movement velocity field of Chinese mainland are inferred through the precise result of CORS and national GPS network, and the model of crustal deformation velocity field has been established based on the adoptions of finite element interpolation method. On which, the regional crustal deformation characters of China mainland have been proximately analyzed. Based on the study of this paper, the precision, dynamics and reliability of CGCS 2000 would be further renewed and maintained, further more the basic data with high spatial-temporal resolution and scientific methods are referred to study characteristics of Chinese mainland crustal movement.     

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...