大地基准的现代化和卫星大地测量新成果--参加国际大地测量协会(IAG)2003年日本札晃大会札记

国际大地测量协会（IAG）2003年 7月在日本札晃举行了近 8天的学术讨论会。现将讨论会中关于我国近邻国家大地基准现代化,低轨卫星（LEO）解算地球重力场的新方法---《一步法》,及GPS数据处理方法的新进展等进行扼要介绍。《国际地面参考框架（ITRF）》一直作为全球的大地测量坐标框架,它目前存在的主要问题是它的框架点是一律被假定作常速运动的,但实际情况与ITRF的这一假定是不一致的。在这次大会上我国的近邻国家如日本、蒙古、新西兰、韩国、马来西亚等报告了本国大地坐标系统、坐标框架的更新和现代化,以及地区大地水准面的精化工作。通常利用二步法从低轨卫星的轨道信息求定地球重力场及其时变,大会上报告的一步法是对这一经典方法的重大改进和突破。GPS数据处理方法的新进展中比较突出的有：顾及观测数据短暂性相关影响的GPS连续运行网坐标及其移动速度的解算方案;含有系统误差的GPS观测数据的解算等。     

用全站仪放样高建筑物的坐标问题

在高建筑物（大桥的高塔柱,摩天大楼等）的施工放样过程中,在同一铅垂线上的建筑物特征点的平面坐标,随着建筑物的升高而改变,对此,测量员是否应事先按照不同高程计算出这些点的平面坐标再进行放样？曾经是引起争论的问题（例如在润扬大桥等桥梁的塔柱施工放样中）。本文首先在理论上证明了,椭球面上任一点,在不同高程投影面上的高斯平面坐标,与椭球的平均曲率半径成正比。其次,以上述结论为根据,明确和肯定了现行的对于高建筑物的施工放样方法。     

Local datum definition and geodetic network positioning using global navigation satellite systems

The problem of datum definition as applied to local-area geodetic networks is investigated using data collected from global navigation satellite systems (GNSS). It is shown that the process of double differencing makes the model more sensitive to computational errors that reduce the ability of the satellites alone to control the translation component of the datum definition, and as a result additional regularization is required. Traditionally, datum definition has been accomplished by constraining one station to set coordinates. Alternative regularization strategies are analysed in terms of their effects on positioning and ambiguity resolution. In doing so, processing strategies are developed which can improve the quality of global positioning system (GPS)-based position solutions in geodetic network applications of limited spatial extent, such as high-precision engineering and deformation monitoring networks.     

三维激光扫描测量天幕钢结构精度分析

本文通过使用三维激光扫描仪对天幕钢结构的立柱、横梁与行架进行扫描测量,建立点云模型,获取钢柱中心坐标,并与全站仪测量的结果进行比较,以确定三维激光扫描在工程上能够达到的测量精度,为三维激光扫描仪在钢结构工程竣工验收上的运用做准备.     

基于非均一场源的球坐标大地电磁模拟方法

大地电磁测深理论与数据处理解释均假定平面电磁波垂直入射地下空间,但随着研究尺度的逐渐扩大,使得因地球弧度产生的影响难以忽略.此时,传统笛卡尔坐标体系及平面波场源不再适用于大尺度的大地电磁数据正反演解释.本文提出并实现了一种基于球坐标系的大地电磁交错网格有限差分三维正演算法,并对电场进行极向-环向分解,结合球谐函数和贝塞尔函数构建了可取代平面波的场源模型.首先利用经纬度信息构建三维地电模型,将场源设置于模型空间正上方,然后通过直接求解球坐标系下麦克斯韦方程来获得大地电磁响应.在此基础上,本文设计了球坐标下具有不同分辨率的多个三维地电模型,阐述了由球体模型到笛卡尔模型的转换方法,详细对比了两种坐标体系在计算效率、所求得的电场和视电阻率方面的差异.结果表明二者差异度主要与电性横向分布和地图投影方法有关,与周期并不存在明显的单调递增关系.

     

起伏地表地震波场定向照明方法

基于惠更斯-菲涅尔原理和组合震源理论,提出了起伏地表情况下地震波场定向照明分析方法。该方法根据地表起伏形态和给定的照明方向进行坐标系变换,在新坐标系中计算组合震源的激发延时并模拟起伏地表定向的地震波场,从而得出地震波场源-检定向照明度。简单的二维起伏速度模型和起伏的Marmousi模型数值试验验证了该方法的有效性,表明通过坐标变换进行地震波场定向照明分析在地表起伏的勘探区域具有较大的适用性和灵活性,可以用来分析地下复杂构造对照明能量分布的贡献。     

2000国家大地坐标系数据处理的若干技术研究

2000国家大地坐标系(CGCS2000)成果的获取技术涉及国际地球参考框架(ITRF)、参考历元、卫星星历及站点速度场等归算问题.介绍了不同参考框架的转换模型和参数,讨论了获取CGCS2000成果的数据处理方法,利用实测观测数据分析了IERS发布的不同ITRF参考框架和不同国际机构发布的各种不同类型的星历对基线结果的影响,以及直接平差与采用框架转换方法求得CGCS2000坐标成果的差异.结果表明:IGS发布的星历精度要高于其他机构发布的精密星历;不同参考框架的精密星历对基线长度在4000km以内的基线影响小于1.3mm,一般在控制网基线解算时可不考虑卫星星历参考框架的影响;在获取CGCS2000成果时,可不考虑星历的类型、参考框架及历元问题;非ITRF97、2000.0成果可采用框架转换公式及转换参数进行成果归算得到CGCS2000成果.     

Numerical simulation of typhoon surges along the coast of Taiwan

A numerical model has been designed to study the storm surge induced by typhoon along the coast of Taiwan. The governing equations have been expressed in spherical coordinate system, and a finite difference method has been used to solve them. In the system of hydrodynamical equations, the nonlinear advection and lateral eddy viscosity terms are prominent in shallow coastal waters. Air pressure gradient and wind stresses are the driving forces in the model of typhoon surge. The model has been verified with storm surges induced by Typhoons Herb in 1996, and by typhoons Kai-Tak and Bilis in 2000.     

一种利用影像模拟制作SAR立体模型的方法

针对SAR数字立体测图,提出了一种SAR理想立体模型的构建方法。利用西部横断山脉地区的机载SAR影像制作立体模型,进行数字测图试验。试验证明模型具有良好的立体视觉效果,同时能够用于高精度三维坐标的实时量测和地形图要素采集。     

用形变资料反演1976年唐山地震序列的破裂分布

1976年唐山发生了7.8级地震,相继又发生了两次大余震——滦县7.1级地震和宁河6.9级地震.地震发生在观测条件比较好的地区,水准测量和三角测量测得了地震的同震位移场.本研究采用原始水准测量数据,而不是采用根据水准数据处理的地面沉降图像,和三角测量数据反演了该地震序列的破裂分布.模型构建中考虑了滦县地震和宁河地震的断层形态和大小.结果表明,唐山地震主震断层有明显的右旋走滑性质,最大走向滑动错距>6 m,位于断层南段,北段的走滑分量明显小于南段.主震总地震矩达2.58×10²⁰N·m,与地震波反演得到的地震矩的量级相当;滦县地震断层总体表现为左旋正断层,释放地震矩达4.95×10¹⁹N·m;宁河地震断层总体表现为右旋正断层,释放地震矩达3.94×10¹⁹N·m,比地震波反演的地震矩大一个量级.据此可以推测唐山地震的无震滑移主要发生在宁河地震断层的西部上,滑动性质以正断层为主.该结果对于唐山地震序列后的动力学演变过程及余震发生机理有一定参考.