大地測(cè)量參考框架.ppt

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2020/5/20,1,1概論,大地基準(zhǔn)（GeodeticDatum）：用以代表地球形體的旋轉(zhuǎn)橢球，建立大地基準(zhǔn)就是求定旋轉(zhuǎn)橢球的參數(shù)及其定向（橢球旋轉(zhuǎn)軸平行于地球的旋轉(zhuǎn)軸，橢球的起始子午面平行于地球的起始子午面）和定位（旋轉(zhuǎn)橢球中心與地球中心的關(guān)系）。,2020/5/20,2,,大地測(cè)量參考系統(tǒng)（GeodeticReferenceSystem）：坐標(biāo)參考系統(tǒng)、高程參考系統(tǒng)、重力參考系統(tǒng)1）坐標(biāo)參考系統(tǒng)：以旋轉(zhuǎn)橢球?yàn)閰⒄阵w建立的坐標(biāo)系統(tǒng)，分為大地坐標(biāo)系和空間直角坐標(biāo)系兩種形式。2）高程參考系統(tǒng)：以大地水準(zhǔn)面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正高，以似大地水準(zhǔn)面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正常高，以旋轉(zhuǎn)橢球面為參照面的高程系統(tǒng)稱為大地高。3）重力參考系統(tǒng)：重力觀測(cè)值的參考系統(tǒng)坐標(biāo)系原點(diǎn)、坐標(biāo)軸、尺度及其有關(guān)計(jì)算公式,2020/5/20,3,,,,2020/5/20,4,,大地測(cè)量參考框架(GeodeticReferenceFrame)：是大地測(cè)量參考系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)大地測(cè)量手段確定的固定在地面上的控制網(wǎng)（點(diǎn)）所構(gòu)建的，分為坐標(biāo)參考框架、高程參考框架、重力參考框架。（）,2020/5/20,5,國(guó)家平面控制網(wǎng)是按控制等級(jí)和施測(cè)精度分為一、二、三、四等網(wǎng),含三角點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)共154348個(gè)。,,2020/5/20,6,國(guó)家高程控制網(wǎng)按控制等級(jí)和施測(cè)精度分為一、二、三、四等網(wǎng)，共有水準(zhǔn)點(diǎn)成果114041個(gè)，水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度為416619.1公里。,,2020/5/20,7,國(guó)家重力基本網(wǎng)是確定我國(guó)重力加速度數(shù)值的參考框架。2000國(guó)家重力基本網(wǎng)包括21個(gè)重力基準(zhǔn)點(diǎn)和126個(gè)重力基本點(diǎn)。,,2020/5/20,8,2000國(guó)家GPS控制網(wǎng)由國(guó)家測(cè)繪局高精度GPSA、B級(jí)網(wǎng),總參測(cè)繪局GPS一、二級(jí)網(wǎng)，中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)組成,共2609個(gè)點(diǎn)。,,2020/5/20,9,,討論題：1大地基準(zhǔn)、坐標(biāo)系統(tǒng)、參考框架之間的關(guān)系。2“從整體到局部”的測(cè)量原則是如何通過(guò)坐標(biāo)參考框架體現(xiàn)的？3大地原點(diǎn)、水準(zhǔn)原點(diǎn)在建立大地測(cè)量參考框架中的作用是什么？,2020/5/20,10,,參考橢球?qū)嵗贺惾麪枡E球(1841年)，克拉克橢球(1866年)，海福特橢球(1910年)和克拉索夫斯基橢球(1940年)等,2020/5/20,11,,參考橢球大小、定位與定向①選擇或求定橢球的幾何參數(shù)(長(zhǎng)半徑a和扁率α)②確定橢球短軸的指向(橢球定向)③確定橢球中心的位置(橢球定位，建立大地原點(diǎn)）,2020/5/20,12,橢球定向,,2020/5/20,13,一點(diǎn)定位：橢球中心位置由大地原點(diǎn)的大地坐標(biāo)所確定,,,,橢球定位,2020/5/20,14,,多點(diǎn)定位：橢球中心位置由一組大地點(diǎn)的大地坐標(biāo)所確定，大地原點(diǎn)的起算數(shù)據(jù)按下式求得。,2020/5/20,15,大地原點(diǎn)和大地起算數(shù)據(jù)大地原點(diǎn)也叫大地基準(zhǔn)點(diǎn)或大地起算點(diǎn)，大地原點(diǎn)的經(jīng)緯度/大地高/至某一固定點(diǎn)的大地方位角稱為大地起算數(shù)據(jù)。,,2020/5/20,16,,現(xiàn)代大地測(cè)量基準(zhǔn)/衛(wèi)星大地測(cè)量基準(zhǔn)（幾何特征+物理特征）：總地球橢球（橢球中心與地球質(zhì)心重合，橢球旋轉(zhuǎn)軸與地球旋轉(zhuǎn)軸重合，橢球的起始子午面與地球的起始子午面重合，在全球范圍內(nèi)橢球面與地球表面最佳擬合）地球橢球的四個(gè)基本常數(shù)：地球橢球赤道半徑a，地心引力常數(shù)GM，地球重力場(chǎng)2階帶諧系數(shù)J2（由此導(dǎo)出橢球扁率f,）和地球自轉(zhuǎn)角速度w。,2020/5/20,17,,定義衛(wèi)星大地測(cè)量基準(zhǔn)，將涉及到地球重力場(chǎng)模型、地極運(yùn)動(dòng)模型、地球引力常數(shù)、地球自轉(zhuǎn)速度等。不同大地測(cè)量基準(zhǔn)的差異對(duì)坐標(biāo)的影響，可根據(jù)公共點(diǎn)的大地觀測(cè)數(shù)據(jù)求得，并進(jìn)而求解出轉(zhuǎn)換模型，實(shí)現(xiàn)不同基準(zhǔn)下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，但由于觀測(cè)誤差的存在，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換模型誤差，其精度取決于公共點(diǎn)的數(shù)量和分布、觀測(cè)精度、數(shù)據(jù)處理方法等。,2020/5/20,18,,總地球橢球?qū)嵗篧GS84,GRS80,2020/5/20,19,,,WUHAN-2267749.1625009154.3253221290.762BEIJING-2148743.7844426641.2364044655.935SHANGHAI-2831733.2684675666.0393275369.521KUNMING-1281255.4735640746.0792682880.117URUMQI193030.8734606851.3244393311.421LHASA-106937.6695549269.5913139215.762,,,,,,,WUHNBJFSSHAOKUNMURUMLHAS,2020/5/20,20,3坐標(biāo)參考系統(tǒng),以參考橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)的坐標(biāo)系，叫做參心坐標(biāo)系；以總地球橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)的坐標(biāo)系，叫做地心坐標(biāo)系。無(wú)論是參心坐標(biāo)系還是地心坐標(biāo)系均可分為空間直角坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系兩種，它們都與地球體固連在一起，與地球同步運(yùn)動(dòng)，因而又稱為地固坐標(biāo)系，以地心為原點(diǎn)的地固坐標(biāo)系則稱為地心地固坐標(biāo)系(ECEF)，主要用于描述地面點(diǎn)的相對(duì)位置；另一類是空間固定的坐標(biāo)系，與地球自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，稱為慣性坐標(biāo)系或天球坐標(biāo)系，主要用于描述衛(wèi)星和地球的運(yùn)行位置和狀態(tài)。,2020/5/20,21,,坐標(biāo)系統(tǒng)是由坐標(biāo)原點(diǎn)位置、坐標(biāo)軸的指向、尺度和相關(guān)的計(jì)算模型所定義的。對(duì)于地固坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)選在參考橢球中心或地心；坐標(biāo)軸的指向具有一定的選擇性，國(guó)際上通用的坐標(biāo)系一般采用協(xié)議地極方向CTP(ConventionalTerrestrialPole)作為Z軸指向，因而稱為協(xié)議坐標(biāo)系；尺度采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度單位；實(shí)現(xiàn)方式為大地測(cè)量理論、技術(shù)與方法。地球旋轉(zhuǎn)軸的指向1)空間指向的變化（歲差、章動(dòng)）2)地球旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化（極移）,,2020/5/20,22,,2020/5/20,23,,空間指向的變化：歲差(precession),章動(dòng)(nutation),,,2020/5/20,24,,地球旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化：極點(diǎn)的變化(極移,polarmotion，國(guó)際協(xié)議原點(diǎn)CIO)地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)地球體的位置并不是固定的，地極點(diǎn)在地球表面上的位置是隨時(shí)間而變化的，這種現(xiàn)象稱為地極移動(dòng)，簡(jiǎn)稱極移。某一觀測(cè)瞬間地球北極所在的位置稱為瞬時(shí)極，某段時(shí)間內(nèi)地極的平均位置稱為平極。,,2020/5/20,25,,國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)(IAU)和國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)(IUGG)在1967年于意大利共同召開的第32次討論會(huì)上，建議采用國(guó)際上5個(gè)緯度服務(wù)(ILS)站以1900～1905年的平均緯度所確定的平極作為基準(zhǔn)點(diǎn)，通常稱為國(guó)際協(xié)議原點(diǎn)CIO(ConventionalInternationalOrigin)，它相對(duì)于1900～1905年平均歷元1903.0。另外國(guó)際極移服務(wù)(IPMS)和國(guó)際時(shí)間局(BIH)等機(jī)構(gòu)分別用不同的方法得到地極原點(diǎn)，與CIO相應(yīng)的地球赤道面稱為平赤道面或協(xié)議赤道面。,2020/5/20,26,,2020/5/20,27,3.11954年北京坐標(biāo)系,1954年北京坐標(biāo)系可以認(rèn)為是前蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系的延伸。它的原點(diǎn)不在北京，而在前蘇聯(lián)的普爾科沃。相應(yīng)的橢球?yàn)榭死鞣蛩够鶛E球。橢球參數(shù)有較大誤差。參考橢球面與我國(guó)大地水準(zhǔn)面存在著自西向東明顯的系統(tǒng)性的傾斜，在東部地區(qū)大地水準(zhǔn)面差距最大達(dá)67m。定向不明確,2020/5/20,28,3.21980年國(guó)家大地坐標(biāo)系(1980西安坐標(biāo)系),1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系的特點(diǎn)是：①采用1975年國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)(IUGG)第16屆大會(huì)上推薦的4個(gè)橢球基本參數(shù)。地球橢球長(zhǎng)半徑a=6378140m，地心引力常數(shù)GM=3.9860051014m3/s2,地球重力場(chǎng)二階帶球諧系數(shù)J2=1.0826310-8,地球自轉(zhuǎn)角速度ω=7.29211510-5rad/s。,2020/5/20,29,②參心大地坐標(biāo)系是在1954年北京坐標(biāo)系基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。③橢球面同似大地水準(zhǔn)面在我國(guó)境內(nèi)最為密合，是多點(diǎn)定位。④定向明確。橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向地極原點(diǎn)JYD1968.0的方向⑤大地原點(diǎn)地處我國(guó)中部，位于西安市以北60km處的涇陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn)，簡(jiǎn)稱西安原點(diǎn)。⑥大地高程基準(zhǔn)采用1956年黃海高程系,2020/5/20,30,平差后提供的大地點(diǎn)成果屬于1980年西安坐標(biāo)系，它和原1954年北京坐標(biāo)系的成果是不同的。這個(gè)差異除了由于它們各屬不同橢球與不同的橢球定位、定向外，還因?yàn)榍罢呤墙?jīng)過(guò)整體平差，而后者只是作了局部平差。不同坐標(biāo)系統(tǒng)的控制點(diǎn)坐標(biāo)可以通過(guò)一定的數(shù)學(xué)模型，在一定的精度范圍內(nèi)進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換，使用時(shí)必須注意所用成果相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。,2020/5/20,31,3.3新1954年北京坐標(biāo)系(BJ54新),新1954年北京坐標(biāo)系，是在GDZ80基礎(chǔ)上，改變GDZ80相對(duì)應(yīng)的IUGG1975橢球幾何參數(shù)為克拉索夫斯基橢球參數(shù)，并將坐標(biāo)原點(diǎn)(橢球中心)平移，使坐標(biāo)軸保持平行而建立起來(lái)的。,2020/5/20,32,,2020/5/20,33,,,2020/5/20,34,BJ54新的特點(diǎn)是：①采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)。②是綜合GDZ80和BJ54建立起來(lái)的參心坐標(biāo)系。③采用多點(diǎn)定位，但橢球面與大地水準(zhǔn)面在我國(guó)境內(nèi)不是最佳擬合。④定向明確，坐標(biāo)軸與GDZ80相平行，橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向1968.0地極原點(diǎn)的方向⑤大地原點(diǎn)與GDZ80相同，但大地起算數(shù)據(jù)不同。,2020/5/20,35,,⑥大地高程基準(zhǔn)采用1956年黃海高程系。⑦與舊BJ54相比，所采用的橢球參數(shù)相同，其定位相近，但定向不同。舊BJ54的坐標(biāo)是局部平差結(jié)果，而新BJ54是GDZ80整體平差結(jié)果的轉(zhuǎn)換值，兩者之間無(wú)全國(guó)統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換參數(shù)，只能進(jìn)行局部轉(zhuǎn)換。,2020/5/20,36,3.4地心地固坐標(biāo)系,地心地固空間直角坐標(biāo)系的定義是：原點(diǎn)O與地球質(zhì)心重合，Z軸指向地球北極，X軸指向格林尼治平均子午面與地球赤道的交點(diǎn)，Y軸垂直于XOZ平面構(gòu)成右手坐標(biāo)系。地球北極是地心地固坐標(biāo)系的基準(zhǔn)指向點(diǎn)，地球北極點(diǎn)的變動(dòng)將引起坐標(biāo)軸方向的變化。,2020/5/20,37,地心地固大地坐標(biāo)系的定義是：地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合，橢球面與大地水準(zhǔn)面在全球范圍內(nèi)最佳符合，橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合(過(guò)地球質(zhì)心并指向北極),2020/5/20,38,以協(xié)議地極CTP(ConventionalTerrestrialPole)為指向點(diǎn)的地球坐標(biāo)系稱為協(xié)議地球坐標(biāo)系CTS(ConventionalTerrestrialSystem)，而以瞬時(shí)極為指向點(diǎn)的地球坐標(biāo)系稱為瞬時(shí)地球坐標(biāo)系。在大地測(cè)量中采用的地心地固坐標(biāo)系大多采用協(xié)議地極原點(diǎn)CIO為指向點(diǎn)，因而也是協(xié)議地球坐標(biāo)系，一般情況下協(xié)議地球坐標(biāo)系和地心地固坐標(biāo)系代表相同的含義。,3.5協(xié)議地球坐標(biāo)系,2020/5/20,39,,20世紀(jì)60年代以來(lái)，美國(guó)和原蘇聯(lián)等國(guó)家利用衛(wèi)星觀測(cè)等資料，開展了建立地心坐標(biāo)系的工作。美國(guó)國(guó)防部曾先后建立過(guò)世界大地坐標(biāo)系(WorldGeodeticSystem，簡(jiǎn)稱為WGS)WGS60，WGS66和WGS72，并于1984年開始，經(jīng)過(guò)多年修正和完善，建立起更為精確的地心坐標(biāo)系統(tǒng)，稱為WGS84。,2020/5/20,40,3.6WGS84世界大地坐標(biāo)系WGS84是一個(gè)協(xié)議地球參考系CTS。該坐標(biāo)系的原點(diǎn)是地球的質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極CTP方向，X軸指向BIH1984.0零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系,,2020/5/20,41,WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)采用的4個(gè)基本參數(shù)是：a=6378137mGM=3986005108m3s-2C2,0=-484.1668510-6ω=729211510-11rad/s,2020/5/20,42,為了改善WGS84系統(tǒng)的精度，1994年6月，由美國(guó)國(guó)防制圖局(DMA)將其和美國(guó)空軍(AirForce)在全球的10個(gè)GPS跟蹤站的數(shù)據(jù)加上部分IGS站的ITRF91數(shù)據(jù)，進(jìn)行聯(lián)合處理，并以IGS站在ITRF91框架下的站坐標(biāo)為固定值，重新計(jì)算了這些全球跟蹤站在1994.0歷元的站坐標(biāo)，更新為WGS84(G730)1996年，WGS84坐標(biāo)框架再次進(jìn)行更新，得到了WGS84(G873)2004年進(jìn)一步更新為WGS84(G1150),2020/5/20,43,WGS84的體現(xiàn)與維持,,2020/5/20,44,,討論題1地球旋轉(zhuǎn)軸的指向變化特點(diǎn)及其與大地測(cè)量坐標(biāo)系的關(guān)系。2歲差、章動(dòng)、極移的不同點(diǎn)是什么？3WGS84的Z軸指向哪里？,2020/5/20,45,4國(guó)際地球參考框架ITRF,ITRF（InternationalTerrestrialReferenceFrame）是由IERS（InternationalEarthRotationService）提供的國(guó)際地球參考框架，其構(gòu)成是基于甚長(zhǎng)基線干涉VLBI、激光測(cè)月LLR、激光測(cè)衛(wèi)SLR、GPS和衛(wèi)星軌道跟蹤和定位DORIS等空間大地測(cè)量技術(shù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。這些觀測(cè)數(shù)據(jù)首先由不同技術(shù)各自的分析中心進(jìn)行處理，最后由IERS中心局（IERSCB）根據(jù)各分析中心的處理結(jié)果進(jìn)行綜合分析，得出ITRF的最終結(jié)果，并由IERS年度報(bào)告和技術(shù)備忘錄向世界發(fā)布，提供各方面的應(yīng)用。,2020/5/20,46,4.1ITRF系列,IERSCB每年將全球站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理和分析，得到一個(gè)ITRF框架，并以IERS年報(bào)和IERS技術(shù)備忘錄的形式發(fā)布。自1988年起，IERS已經(jīng)發(fā)布ITRF88，89，90，91，92，93，94，96，97，ITRF2000，ITRF2005等全球坐標(biāo)參考框架。目前，IGS各種軌道產(chǎn)品的坐標(biāo)參考基準(zhǔn)采用的是ITRF2005參考框架。,2020/5/20,47,4.1.1ITRF2000與其他框架的轉(zhuǎn)換,TRANSFORMATIONPARAMETERSANDTHEIRRATESFROMITRF2000TOPREVIOUSFRAMESSOLUTIONT1T2T3DR1R2R3EPOCHRef.UNITS---------->cmcmcmppb.001".001".001"IERSTech........Note#RATEST1T2T3DR1R2R3UNITS---------->cm/ycm/ycm/yppb/y.001"/y.001"/y.001"/y-------------------------------------------------------------------------------------ITRF970.670.61-1.851.550.000.000.001997.027rates0.00-0.06-0.140.010.000.000.02ITRF960.670.61-1.851.550.000.000.001997.024rates0.00-0.06-0.140.010.000.000.02ITRF940.670.61-1.851.550.000.000.001997.020rates0.00-0.06-0.140.010.000.000.02,2020/5/20,48,,ITRF931.270.65-2.091.95-0.390.80-1.141988.018rates-0.29-0.02-0.060.01-0.11-0.190.07ITRF921.471.35-1.390.750.000.00-0.181988.015rates0.00-0.06-0.140.010.000.000.02ITRF912.672.75-1.992.150.000.00-0.181988.012rates0.00-0.06-0.140.010.000.000.02ITRF902.472.35-3.592.450.000.00-0.181988.09rates0.00-0.06-0.140.010.000.000.02ITRF892.974.75-7.395.850.000.00-0.181988.06rates0.00-0.06-0.140.010.000.000.02ITRF882.471.15-9.798.950.100.00-0.181988.0rates0.00-0.06-0.140.010.000.000.02,2020/5/20,49,,TransformationParametersfromITRF2005toITRF2000atepoch2000.0T1T2T3DR1R2R3mmmmmm10-9masmasmas0.1-0.8-5.80.400.0000.0000.000,2020/5/20,50,,已知wuhn的ITRF2000下1997.0參考?xì)v元的坐標(biāo)(m)及變化率(m/y)為：-2267749.1625009154.3253221290.762-.0325-.0077-.0119求wuhn的ITRF2000下2009年3月19日為參考?xì)v元的坐標(biāo)。,2020/5/20,51,4.1.2ITRF與WGS84的轉(zhuǎn)換,-ParametersfromITRF90toWGS84-Dopplerrealizedsystem:T1(m)T2(m)T3(m)D(ppm)R1(“)R2(“)R3(“)0.060-0.517-0.223-0.0110.0183-0.00030.0070-NewrealizationsofWGS84basedonGPSdata,suchasWGS84(G730orG873):ThesenewWGS84realizationsarecoincidentwithITRFatabout10-centimeterlevel.Fortheserealizationstherearenoofficialtransformationparameters.ThismeansthatonecanconsiderthatITRFcoordinatesarealsoexpressedinWGS84at10cmlevel.,2020/5/20,52,4.2IERS,[http://www.iers.org/]TheIERSwasestablishedastheInternationalEarthRotationServicein1987bytheInternationalAstronomicalUnionandtheInternationalUnionofGeodesyandGeophysicsanditbeganoperationon1January1988.In2003itwasrenamedtoInternationalEarthRotationandReferenceSystemsService.,,,,,2020/5/20,55,,IERS的任務(wù)主要有以下幾個(gè)方面：①維持國(guó)際天球參考系統(tǒng)(ICRS)和框架(ICRF)；②維持國(guó)際地球參考系統(tǒng)(ITRS)和框架(ITRF)；③為當(dāng)前應(yīng)用和長(zhǎng)期研究提供及時(shí)準(zhǔn)確的地球自轉(zhuǎn)參數(shù)(EOP)。,2020/5/20,56,,IERSProductsTheIERSmaintainsthefollowingmainproducts:EarthorientationdataConventionsInternationalCelestialReferenceSystemInternationalCelestialReferenceFrameInternationalTerrestrialReferenceSystemInternationalTerrestrialReferenceFrame[http://www.iers.org/iers/publications/tn/tn31/]Geophysicalfluidsdata,2020/5/20,57,,ITRF2000STATIONPOSITIONS（m)ATEPOCH1997.0ANDVELOCITIES(m/y)BJFS-2148743.7844426641.2364044655.935-.0444.0141-.0013WUHN-2267749.1625009154.3253221290.762-.0325-.0077-.0119,2020/5/20,58,4.3IGS,4.3.1HISTORYInternationalGlobalPositioningSystem(GPS)ServiceforGeodynamics(IGS)formallybeganon1January1994.DuetotheexpansionofIGSobjectives,thenameoftheservicewaschangedtoInternationalGPSService(IGS)on1January1999.FollowingfurtherexpansionofIGS,integratingdatafromGLONASSsystemandplanningforthedeploymentofGalileosystem,thenamewaschangedtoInternationalGlobalNavigationSatelliteSystem(GNSS)Service(IGS)on14March2005.,2020/5/20,59,,4.3.2GOALSANDOBJECTIVESTheIGSstrivesto:Providethehighestquality,reliableGNSSdataandproducts,openlyandreadilyavailabletoall.PromoteuniversalacceptanceofIGSproducts,standardsandconventions.Continuouslyinnovatebyattractingleading-edgeexpertiseandpursuingchallengingprojectsandideas.Seekandpursuenewgrowthopportunitieswhilerespondingtochanginguserneeds.,2020/5/20,60,,SustainandnurturetheIGScultureofcollegiality,openness,inclusiveness,andcooperation.Maintainavoluntaryorganizationwitheffectiveleadership,governance,andmanagement.,2020/5/20,61,,4.3.3Data（2）增加輻射參數(shù)(radiationparameters)to100分析類型(0-ITER)--假定先驗(yàn)坐標(biāo)結(jié)果很好,2020/5/20,97,Sestbl.observables,LC_HELP使用偽距來(lái)固定整周模糊度,適合局部GPS網(wǎng)LC_only使用載波數(shù)據(jù)來(lái)固定整周模糊度，適合快速、全球GPS網(wǎng)中L1,L1+L2--單頻載波相位聯(lián)合;--最好對(duì)短基線(如帶狀網(wǎng))--電離層影響1~10ppm--對(duì)天線類型不統(tǒng)一時(shí)，要注意,2020/5/20,98,Autcln控制,是通過(guò)命令文件Autcln.cmd來(lái)實(shí)現(xiàn)AutclnPostfit--Y根據(jù)先驗(yàn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)的噪音模型--R如果Pre-fit均方根（RMS）太高，就進(jìn)行迭代UseN-file--Y自動(dòng)計(jì)算各個(gè)測(cè)站的一個(gè)高度角的獨(dú)立觀測(cè)噪聲估計(jì)參數(shù)刪除autcln的輸入C-files--控制運(yùn)行的速度和大小,2020/5/20,99,大氣延遲的設(shè)置,天頂和傾斜方向的延遲各個(gè)點(diǎn)采用分段連續(xù)函數(shù)來(lái)估計(jì)(全面約束)高斯馬爾可夫參數(shù)(變化與時(shí)間相關(guān))傾斜參數(shù)的個(gè)數(shù)(全面約束)在缺省條件下，大多數(shù)情況結(jié)果教好;如果有比較差的觀測(cè)條件，這些約束應(yīng)該松弛。截止高度角的設(shè)置（15度）Autcln應(yīng)該設(shè)置一致（清理的最小高度小于估計(jì)的最小高度）,2020/5/20,100,Model參數(shù)（1）,天線模型--ELEV是最普通的--當(dāng)天線類型不統(tǒng)一，該參數(shù)重要潮汐模型(每個(gè)控制是一個(gè)1bit)-1地球潮汐-2頻率參數(shù)根據(jù)K1-4極地潮汐….-8海潮,2020/5/20,101,Model參數(shù)（2）,EOP模型的選擇-一天或12小時(shí)的模式-1Pole-2UT1-4UseRay模型（VLBI模型）YAW(偏航)模型的選擇--處理衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)參數(shù)--缺省是Y--當(dāng)日蝕,月蝕，對(duì)早期數(shù)據(jù)可能有一些問(wèn)題,2020/5/20,102,Solve控制,控制觀測(cè)M文件，完成最小二乘估計(jì)對(duì)EOP的估計(jì)--在后來(lái)運(yùn)行的GLOBK可以約束UT1和搖擺約束--通常在GLOBK中進(jìn)行，對(duì)區(qū)域網(wǎng)，可以來(lái)加強(qiáng)解的約束,2020/5/20,103,Cleaning控制,快速預(yù)處理--設(shè)置估計(jì)的類型--可以按十個(gè)一批進(jìn)行處理刪除日蝕,月蝕的觀測(cè)數(shù)據(jù)--POST刪除日蝕,月蝕的30分鐘的數(shù)據(jù)--ALL刪除日蝕,月蝕時(shí)的數(shù)據(jù)--主要用全球數(shù)據(jù)的發(fā)布,2020/5/20,104,模糊度的固定,對(duì)1000公里以內(nèi)的網(wǎng)是最優(yōu)，缺省是500公里寬巷（L1-L2）組合和窄巷組合根據(jù)距離來(lái)進(jìn)行電離層的約束一般情況下，缺省值，計(jì)算結(jié)果比較好比較準(zhǔn)的先驗(yàn)坐標(biāo)值（約束）對(duì)結(jié)果有很好的影響,2020/5/20,105,Sittbl.控制,一般情況下，不要改變主要是對(duì)先驗(yàn)測(cè)站坐標(biāo)進(jìn)行約束優(yōu)先考慮比起sestbl不是所有的條目都要求,2020/5/20,106,GAMIT基線Q文件,Q-文件Baselinevector(m):NRC1(Site1)toSCH2(Site2)X335859.60307Y(E)956232.16605Z668091.18766L1213889.39504+-0.01345+-0.01506+-0.02364+-0.00667(meters)Correlations(X-Y,X-Z,Y-Z)=-0.12947-0.08323-0.84194O-文件(文件中每條基線占一行，此處顯示為3行）：0011_00142001.238XX-3324.5802+-0.0029Y282.5566+-0.0044Z-3274.0067+-0.0030L4674.5900+-0.0014Correlations(X-Y,X-Z,Y-Z)=-0.82053-0.788900.84825,2020/5/20,107,Tables網(wǎng)上資源,下載數(shù)據(jù)文件:ftp://garner.ucsd.edu/pubftp://cddisa.gsfc.nasa.gov/pub/gps/gpsdataftp://igs.ensg.ign.fr/pub/igs/ftp://igscb.jpl.nasa.gov/pub/product/觀測(cè)值文件：RINEX–O文件星歷文件:RINEX–N文件文件目錄結(jié)構(gòu)：類型type,年year,年積日dayofyear,周GPSweek,周天dayofweek,站名標(biāo)識(shí)siteID,2020/5/20,108,6不同框架間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換模型是以多個(gè)公共點(diǎn)的框架坐標(biāo)為依據(jù)而建立的，依據(jù)該轉(zhuǎn)換模型可實(shí)現(xiàn)其他非公共點(diǎn)之間的框架坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換。根據(jù)實(shí)際情況分為三維轉(zhuǎn)換模型和二維轉(zhuǎn)換模型。如果兩系統(tǒng)被轉(zhuǎn)換點(diǎn)的大地高比較精確，一般采用三維轉(zhuǎn)換的方法，否則采用二維轉(zhuǎn)換的方法。目前我國(guó)有多種框架坐標(biāo)正在使用，例如1980西安坐標(biāo)，1954年北京坐標(biāo)，WGS84坐標(biāo)，ITRF坐標(biāo)，以及在許多大中城市和工礦區(qū)，為了本身的特殊需要，還建立有一些地方獨(dú)立坐標(biāo)框架。為了滿足不同的需要，需建立這些框架坐標(biāo)之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。,2020/5/20,109,,(1)GPS測(cè)量已在我國(guó)廣泛應(yīng)用。它屬于地心坐標(biāo)系，往往需要將其轉(zhuǎn)換到國(guó)家參心大地坐標(biāo)系或某些獨(dú)立坐標(biāo)系后才便于使用。(2)為了加速1980西安坐標(biāo)系在全國(guó)各部門的使用，需要盡快地將已有未保存觀測(cè)值結(jié)果的1954年北京坐標(biāo)系的點(diǎn)轉(zhuǎn)換為1980西安坐標(biāo)系，以便更好地發(fā)揮作用。(3)在利用1954年北京坐標(biāo)系地形圖資料編繪新坐標(biāo)系統(tǒng)地形圖的過(guò)程中，也存在一個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。,2020/5/20,110,,(4)國(guó)家采用的大地坐標(biāo)系坐標(biāo)也還要與地方獨(dú)立坐標(biāo)系坐標(biāo)之間相互轉(zhuǎn)換，一方面可以將一部分精度較高的獨(dú)立坐標(biāo)系的點(diǎn)納入國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)，另一方面也可將國(guó)家大地坐標(biāo)系的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到獨(dú)立坐標(biāo)系，以補(bǔ)充其不足。(5)許多研究試驗(yàn)性的工作也常常進(jìn)行各種坐標(biāo)系間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。,2020/5/20,111,6.1歐勒角與旋轉(zhuǎn)矩陣兩個(gè)直角坐標(biāo)系進(jìn)行相互變換的旋轉(zhuǎn)角稱為歐勒角對(duì)于二維直角坐標(biāo)系,,2020/5/20,112,對(duì)于三維空間直角坐標(biāo)系O-X1Y1Z1和O-X2Y2Z2，通過(guò)三次旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)O-X1Y1Z1到O-X2Y2Z2的變換,2020/5/20,113,,,,,,,2020/5/20,114,,,,,2020/5/20,115,6.2不同空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換,,,布爾沙-沃爾夫(Bursa-Wolf)模型,2020/5/20,116,,2020/5/20,117,,2020/5/20,118,由于公共點(diǎn)的坐標(biāo)存在誤差，求得的轉(zhuǎn)換參數(shù)將受其影響，公共點(diǎn)坐標(biāo)誤差對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響與點(diǎn)位的幾何分布及點(diǎn)數(shù)的多少有關(guān)，因而為了求得較好的轉(zhuǎn)換參數(shù)，應(yīng)選擇一定數(shù)量的精度較高且分布較均勻并有較大覆蓋面的公共點(diǎn)。當(dāng)利用3個(gè)以上的公共點(diǎn)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)存在多余觀測(cè)，由于公共點(diǎn)誤差的影響而使得轉(zhuǎn)換的公共點(diǎn)的坐標(biāo)值與已知值不完全相同，而實(shí)際工作中又往往要求所有的已知點(diǎn)的坐標(biāo)值保持固定不變。為了解決這一矛盾，可采用配置法，將公共點(diǎn)的轉(zhuǎn)換值改正為已知值，對(duì)非公共點(diǎn)的轉(zhuǎn)換值進(jìn)行相應(yīng)的配置。,2020/5/20,119,①計(jì)算公共點(diǎn)轉(zhuǎn)換值的改正數(shù)V=已知值-轉(zhuǎn)換值，公共點(diǎn)的坐標(biāo)采用已知值。②采用配置法計(jì)算非公共點(diǎn)轉(zhuǎn)換值的改正數(shù),2020/5/20,120,,特例：站心直角坐標(biāo)與地心(或參心)空間直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換模型,2020/5/20,121,,2020/5/20,122,,算例:SiteA:31.484479041120.58509819219.498WGS84基線向量A?B:dX=-2023.48068mdY=-1349.45100mdZ=183.16090m測(cè)站A的站心坐標(biāo)系中，B點(diǎn)坐標(biāo)為：dN=216.45105mdE=2429.44165dU=-1.46923,,,,,,,,A,B,U,N,E,2020/5/20,123,6.2不同大地坐標(biāo)系換算,2020/5/20,124,,,2020/5/20,125,,,2020/5/20,126,7GPSA級(jí)網(wǎng)、B級(jí)網(wǎng),7.1GPS網(wǎng)精度分級(jí),2020/5/20,127,,上表所列的精度指標(biāo)，主要是對(duì)GPS網(wǎng)的平面位置而言，而考慮到垂直分量的精度，一般較水平分量為差，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在GPS網(wǎng)中對(duì)垂直分量的精度要求，可將上表所列的比例誤差部分增大一倍。精度指標(biāo)，是GPS網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一個(gè)重要量，它的大小將直接影響GPS網(wǎng)的布設(shè)方案、觀測(cè)計(jì)劃、觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法以及作業(yè)的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。所以，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，要根據(jù)用戶的實(shí)際需要和可能，慎重確定。AA、A、B級(jí)GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)與GPS永久性跟蹤站聯(lián)測(cè)，聯(lián)測(cè)站數(shù)：AA?4,A?3,B?2,2020/5/20,128,7.2觀測(cè)要求,有效衛(wèi)星總數(shù),,2020/5/20,129,7.3數(shù)據(jù)處理,1）AA、A、B級(jí)網(wǎng)基線精處理須采用專用軟件（例如Gamit,Bernese)，C級(jí)以下可采用商用軟件。2）起算點(diǎn)坐標(biāo)系，AA、A、B級(jí)應(yīng)為ITRFYY。3）AA、A、B級(jí)網(wǎng)基線精處理應(yīng)采用精密星歷。4）無(wú)約束平差應(yīng)選取一個(gè)點(diǎn)相應(yīng)于觀測(cè)歷元的ITRF坐標(biāo)作為起算基準(zhǔn)。,2020/5/20,130,7.4國(guó)家GPSA級(jí)網(wǎng),1992年夏季在中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心、中國(guó)測(cè)繪工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中心組織協(xié)調(diào)下，由國(guó)家測(cè)繪局、國(guó)家地震局、中國(guó)石油天然氣總公司、地質(zhì)礦產(chǎn)部、煤炭工業(yè)部等部門利用IGS’92會(huì)戰(zhàn)機(jī)會(huì)，合作完成了一次全國(guó)性GPS精密定位會(huì)戰(zhàn)，即國(guó)家高精度GPSA級(jí)網(wǎng)的布測(cè)。該網(wǎng)由27點(diǎn)組成，其平均邊長(zhǎng)約800km。觀測(cè)從1992年7月25日開始至8月25日結(jié)束。該網(wǎng)在上海、長(zhǎng)春、武漢和烏魯木齊4個(gè)跟蹤站上用MINI-MAC2816接收機(jī)連續(xù)觀測(cè)，其余各點(diǎn)使用13臺(tái)Trimble4000SST和17臺(tái)AshtechMDXll雙頻接收機(jī)觀測(cè)。,2020/5/20,131,,數(shù)據(jù)處理及其精度根據(jù)IAG的決議和推薦以及1992年GPS精密星歷的坐標(biāo)框架，為了與全球動(dòng)力學(xué)追蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，A級(jí)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理在ITRF’91坐標(biāo)框架下進(jìn)行，歷元為1992.58。為使A級(jí)網(wǎng)準(zhǔn)確地置于IFRF91的坐標(biāo)框架中，處理時(shí)在全球選擇了FAIR，YELL，KOKB，PGGA，ALGO，HERS，WTZR，HART，F(xiàn)AIW，YAR1等10個(gè)GPS跟蹤站作為數(shù)據(jù)處理的基準(zhǔn)點(diǎn)。,2020/5/20,132,,A級(jí)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理利用了全球站觀測(cè)數(shù)據(jù)和松馳軌道技術(shù)，給全球站加以約束，同時(shí)把衛(wèi)星軌道作適當(dāng)松馳，求解A級(jí)網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)。松馳軌道的目的是避免星歷的誤差導(dǎo)致網(wǎng)的畸變?；€用SUN工作站上的GAMIT軟件處理。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，將每天所有測(cè)站一起處理得到單天解。最后進(jìn)行整網(wǎng)平差，平差后在ITRF91中得點(diǎn)位精度優(yōu)于0.2m，邊長(zhǎng)優(yōu)于0.1ppm。,2020/5/20,133,,1996年在國(guó)家測(cè)繪局主持下，進(jìn)行了A級(jí)網(wǎng)的復(fù)測(cè)。復(fù)測(cè)A級(jí)網(wǎng)相對(duì)定位基準(zhǔn)，是衛(wèi)星星歷和固定站坐標(biāo)共同給出的。為了進(jìn)一步精化A級(jí)網(wǎng)的地心坐標(biāo)，必須將A級(jí)網(wǎng)納入到相應(yīng)的ITRF中。隨著IGS站的資料積累和數(shù)據(jù)處理方法不斷完善，大部分IGS站坐標(biāo)精度達(dá)到了土lcm，坐標(biāo)變化速度精度達(dá)到2mm／y，IGS衛(wèi)星軌道精度優(yōu)于土10cm。因此數(shù)據(jù)處理時(shí)，采用IGS站和IGS精密星歷提供A級(jí)網(wǎng)的基準(zhǔn)。,2020/5/20,134,,根據(jù)IGS站的分布和相應(yīng)測(cè)站和測(cè)站速度的精度選擇了GRAE，HERS，WTER，HART，ALGO，YELL，F(xiàn)AIR，KOKB，F(xiàn)ORT，YARl，USUD，TAIW，MASl，KIT3作為基準(zhǔn)站。相應(yīng)站的地心坐標(biāo)分量精度在5～10mm，速度精度在1～2mm／y，IGS衛(wèi)星軌道精度優(yōu)于10mm。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，要求地面站坐標(biāo)的框架及歷元與衛(wèi)星星歷的框架及歷元保持一致?？紤]到IGS星歷是根據(jù)多個(gè)分析中心的定軌結(jié)果，用更精確的力學(xué)模型擬合得出的，因此采用約束全球站，固定衛(wèi)星軌道定位的方法。,2020/5/20,135,,根據(jù)IGS公布的站坐標(biāo)和坐標(biāo)變化率的精度約束站坐標(biāo)，其分量X，Y，Z分別取1cm，1cm，2cm，少數(shù)站分別取2cm，2cm，4cm。復(fù)測(cè)A級(jí)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理后在ITRF93參考框架中的地心坐標(biāo)精度優(yōu)于10cm。A級(jí)網(wǎng)的建立不僅是為了在我國(guó)范圍內(nèi)確定精確的地心坐標(biāo)，建立起我國(guó)新的地心參考框架，求定其與國(guó)家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，也為GPSB級(jí)網(wǎng)布設(shè)提供精確的骨干框架，同時(shí)奠定了現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)及地球動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)。,2020/5/20,136,7.5國(guó)家GPSB級(jí)網(wǎng),國(guó)家GPSB級(jí)網(wǎng)是國(guó)家測(cè)繪局“八五”重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一。全網(wǎng)總點(diǎn)數(shù)共816個(gè)，從1991年開始至1997年完成。國(guó)家GPSB級(jí)網(wǎng)是在國(guó)家GPSA級(jí)網(wǎng)的控制下，建立覆蓋大陸，滿足各種不同需要，多用途的第二級(jí)空間定位網(wǎng)。主要是以便更好的為國(guó)家各項(xiàng)建設(shè)和地學(xué)研究服務(wù)，其作用在于以下幾方面：(1)精化我國(guó)大地水準(zhǔn)面；(2)提供檢核和加強(qiáng)全國(guó)天文大地網(wǎng)的依據(jù)；(3)建立覆蓋全國(guó)的三維地心坐標(biāo)框架；,2020/5/20,137,,(4)精確測(cè)定我國(guó)大地坐標(biāo)系與地心坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)；(5)監(jiān)測(cè)我國(guó)地殼形變和板塊運(yùn)動(dòng)；(6)建立海洋大地測(cè)量與陸地大地測(cè)量統(tǒng)一的大地基準(zhǔn)。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，網(wǎng)的密度有所不同，具體分劃為三類區(qū)域。沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，平均點(diǎn)間距離為50～70km。中部地區(qū)布點(diǎn)密度適中，平均點(diǎn)間距離為100km左右。西部地區(qū)布點(diǎn)密度較稀，特別是困難地區(qū)，原則上沿主要交通線呈導(dǎo)線形式布測(cè)，平均點(diǎn)間距離為150km。,2020/5/20,138,國(guó)家B級(jí)網(wǎng)的整體平差,1．平差的數(shù)據(jù)選擇。B級(jí)網(wǎng)的外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)基準(zhǔn)是由不同的作業(yè)單位，采用不同類型的GPS接收機(jī)完成，平差前依下列原則，將全網(wǎng)劃分為不同的子網(wǎng)：(1)不同時(shí)期施測(cè)的GPS網(wǎng)；(2)采用不同類型的GPS接收機(jī)；(3)依據(jù)不同的作業(yè)等級(jí)要求；(4)基線解算時(shí)采用不同的星歷’(5)邊長(zhǎng)特性相差較大；(6)補(bǔ)測(cè)和修測(cè)的零散同步網(wǎng)，劃歸所在的子網(wǎng)中。,2020/5/20,139,,全網(wǎng)劃分為24個(gè)子網(wǎng)，包括1426個(gè)同步觀測(cè)環(huán)，4940條獨(dú)立基線向量。其中除國(guó)家GPSB級(jí)網(wǎng)以外，還包括了1992年、1996年GPSA級(jí)網(wǎng)(國(guó)家測(cè)繪局)、塔里木盆地GPS網(wǎng)(石油部，1994年)、西藏GPS網(wǎng)(中德合作，1995年)、青藏高原地殼形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)(武漢測(cè)繪科技大學(xué)，1995年)、深圳市GPS框架網(wǎng)(武漢測(cè)繪科技大學(xué)，1996年)。這些GPS網(wǎng)的觀測(cè)及基線解算均滿足或超過(guò)B級(jí)網(wǎng)的要求，且彌補(bǔ)了B級(jí)網(wǎng)在這些地區(qū)分布的不足，作為子網(wǎng)參加B級(jí)網(wǎng)的整體平差可以提高整網(wǎng)的精度。,2020/5/20,140,,2．平差的觀測(cè)量統(tǒng)一采用GAMIT軟件進(jìn)行同步網(wǎng)的基線解算，平差時(shí)取同步網(wǎng)的獨(dú)立基線向量及其全協(xié)方差陣作為平差的觀測(cè)量。作為觀測(cè)量的GPS基線向量，本身只包含了尺度基準(zhǔn)信息和方位基準(zhǔn)信息。在同一個(gè)子網(wǎng)中，認(rèn)為各基線向量的尺度基準(zhǔn)和方位基準(zhǔn)是統(tǒng)一的，而在不同的子網(wǎng)之間存在著系統(tǒng)性的差異。因此全網(wǎng)的整體平差，應(yīng)對(duì)各子網(wǎng)的基線向量顧及尺度參數(shù)和旋轉(zhuǎn)參數(shù)。,2020/5/20,141,,3平差的參考基準(zhǔn)：ITRF93,參考?xì)v元96.3654平差函數(shù)模型1）子網(wǎng)中基線向量Bij誤差方程,2020/5/20,142,,2020/5/20,143,,2)子網(wǎng)k誤差方程設(shè)基線數(shù)為t，測(cè)站數(shù)為s,2020/5/20,144,,2020/5/20,145,,4）,2020/5/20,146,,5平差結(jié)果精度統(tǒng)計(jì),1）相對(duì)精度0.1ppm平面精度優(yōu)于0.07m,高程優(yōu)于0.16平均中誤差，平面0.02m,高程0.04m,2020/5/20,147,7.6A、B級(jí)網(wǎng)與全國(guó)天文大地網(wǎng)比較,1）A級(jí)網(wǎng)與天文大地網(wǎng)邊長(zhǎng)比較,2020/5/20,148,,2）B級(jí)網(wǎng)與天文大地網(wǎng)邊長(zhǎng)比較,2020/5/20,149,7.7GPSB級(jí)精密工程控制網(wǎng),1）特大橋梁控制網(wǎng),2020/5/20,150,,2）磁懸浮鐵路測(cè)量控制網(wǎng),2020/5/20,151,8大地測(cè)量參考框架在構(gòu)造數(shù)字地球中的作用,8.1數(shù)字地球構(gòu)造體系數(shù)字地球是一個(gè)在高速計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)、對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)等高科技支撐下快速增長(zhǎng)的各種自然、人文、經(jīng)濟(jì)信息融合在一起的虛擬現(xiàn)實(shí)世界，它能夠?qū)⒋罅康?、多源的地球空間數(shù)據(jù)和信息融合于一體，并提供不同分辨率尺度下的地球三維可視化瀏覽界面。四個(gè)組成部分：1)全球信息基礎(chǔ)設(shè)施(GII)2)地球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施(GSDI)3)地球空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)集成4)科學(xué)計(jì)算可視化,2020/5/20,152,1)全球信息基礎(chǔ)設(shè)施,全球信息基礎(chǔ)設(shè)施是順應(yīng)世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、競(jìng)爭(zhēng)和社會(huì)文化發(fā)展的潮流而產(chǎn)生的，也是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)和通訊技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。其目的是要讓不同部門機(jī)構(gòu)中的人們能夠在世界范圍內(nèi)進(jìn)行信息的產(chǎn)生、存貯、發(fā)送和使用，以支持信息社會(huì)中人類信息服務(wù)行業(yè)與應(yīng)用部門的發(fā)展。全球信息基礎(chǔ)設(shè)施，主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和客戶機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)操作平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)安全性等構(gòu)成。國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施是建立全球信息基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)，只有建立起了國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施，并進(jìn)一步地通過(guò)因特網(wǎng)將它們相連接，才能建立起全球信息基礎(chǔ)設(shè)施。全球信息基礎(chǔ)設(shè)施為數(shù)字地球的戰(zhàn)略實(shí)施提供了必要條件，它是建設(shè)數(shù)字地球的基礎(chǔ)平臺(tái)。,2020/5/20,153,2）地球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施,地球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施是有關(guān)地球空間數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)、管理與分發(fā)的體系和結(jié)構(gòu)，它包括數(shù)據(jù)框架、交換標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站。地球空間數(shù)據(jù)框架建立了數(shù)字地球的基本數(shù)據(jù)集，包括大地測(cè)量、地籍測(cè)量、數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型、水文、交通、邊界等具有地理坐標(biāo)定位特征的空間數(shù)據(jù)，而許多其他具有行業(yè)特征的數(shù)據(jù)類型集都是依賴于它們而建立起來(lái)的；空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)直接和間接與地球空間位置相關(guān)的目標(biāo)或現(xiàn)象數(shù)據(jù)制定一套標(biāo)準(zhǔn)，以便確定空間數(shù)據(jù)的表示、管理、采集、處理、分析、查詢以及轉(zhuǎn)換的方法和工藝等，該標(biāo)準(zhǔn)的建立為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享奠定了基礎(chǔ)；空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站是在地球空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者、管理者和用戶三者之間，采用電子通訊方式相連接的一個(gè)廣域網(wǎng)絡(luò)工作站，它的建立為數(shù)字地球中空間數(shù)據(jù)的運(yùn)行提供了保障。,2020/5/20,154,,地球空間數(shù)據(jù)框架的建立將涉及到空間數(shù)據(jù)分類方法及其編碼體系等內(nèi)容的研究，空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的制定將涉及到空間數(shù)據(jù)質(zhì)量、空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式標(biāo)準(zhǔn)、空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容的研究，而所有這些研究?jī)?nèi)容都將進(jìn)一步涉及到地球空間信息科學(xué)方法的研究。國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施是建立地球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)。,2020/5/20,155,3)地球空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)集成,地球空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)集成就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯集來(lái)自不同地方、不同部門的多方面數(shù)據(jù)，并按照地理空間框架對(duì)它們進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字地圖或地形數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成，它決定了海量空問(wèn)數(shù)據(jù)的存在形式。顯然，地球空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)集成將涉及到投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、空間比例尺轉(zhuǎn)換等地球信息機(jī)理的研究，而地球信息機(jī)理則是地球空間信息科學(xué)基礎(chǔ)理論研究的核心內(nèi)容。,2020/5/20,156,4)科學(xué)計(jì)算可視化,數(shù)字地球不僅可以為用戶提供地球空間信息搜索導(dǎo)航以及發(fā)布其信息產(chǎn)品的機(jī)制，而且也能夠?yàn)槿蚩茖W(xué)家共同探索人類與其居住環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系提供一個(gè)沒有圍墻的“實(shí)驗(yàn)室”。因此，我們可以將數(shù)字地球的功能分為兩大類，一類主要是面向社會(huì)大眾，提供從信息檢索到產(chǎn)品發(fā)布的一般性服務(wù)，另一類則是面向地球科學(xué)研究提供一個(gè)開放的實(shí)驗(yàn)室。,2020/5/20,157,8.2地球空間信息科學(xué)的基本組成,地球空間信息科學(xué)((3eo—spatialInformationScience)是90年代新興的地球科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域，是在衛(wèi)星遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)等一系列現(xiàn)代信息技術(shù)的高度集成以及信息科學(xué)與地球系統(tǒng)科學(xué)的交叉基礎(chǔ)之上所形成的科學(xué)體系。建立地球空間信息科學(xué)的目的，是要從空間信息流的角度來(lái)揭示地球表層系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展及其演化規(guī)律，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于資源、環(huán)境與社會(huì)發(fā)展的預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)。因此，有關(guān)地球空間信息科學(xué)的理論與方法技術(shù)的研究主要圍繞著空間數(shù)據(jù)采集、空間信息表達(dá)與建模、空間信息分析與輔助決策展開。,2020/5/20,158,1）地球空間信息科學(xué)是基于空間信息流的研究,,2020/5/20,159,2）地球空間信息科學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科,,2020/5/20,160,3)地球空間信息科學(xué)是多種空間信息技術(shù)的綜合集成,從信息技術(shù)看，地球空間信息科學(xué)是多種空間信息技術(shù)，包括全球定位系統(tǒng)(GPs)、遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、電子制圖、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和一系列數(shù)字信息技術(shù)，如圖像處理、計(jì)算機(jī)掃描、計(jì)算機(jī)繪圖以及因特網(wǎng)等的綜合與集成。,2020/5/20,161,8.3國(guó)家空間數(shù)據(jù)基準(zhǔn)框架,工程目標(biāo)：建立并維持我國(guó)相互補(bǔ)充、互為依存的空間數(shù)據(jù)四維坐標(biāo)參考基準(zhǔn)框架、高程基準(zhǔn)框架和重力基準(zhǔn)框架。將在整體上把大地測(cè)量的各類控制網(wǎng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，互為補(bǔ)充。在幾何空間、物理空間、動(dòng)態(tài)變化上提供高精度、高分辨率的基礎(chǔ)性服務(wù)。為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)提供空間坐標(biāo)參考基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)和高精度、高分辨率的地球重力場(chǎng)和大地水準(zhǔn)面。科學(xué)目標(biāo)：提高我國(guó)大地測(cè)量學(xué)的理論研究和應(yīng)用水平，推動(dòng)相關(guān)科學(xué)，如地球動(dòng)力學(xué)、海洋科學(xué)、氣象學(xué)及邊緣科學(xué)的進(jìn)步。,2020/5/20,162,,1）國(guó)家空間參考基準(zhǔn)及大地測(cè)量服務(wù)體系第一層次：GPS連續(xù)運(yùn)行參考站陣列由較高密度、較高的采樣率、組合通訊網(wǎng)絡(luò)與精密數(shù)據(jù)差分技術(shù)的連續(xù)運(yùn)行的GPS觀測(cè)站構(gòu)成，能以較高的分辨率實(shí)現(xiàn)了全球框架同步動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，獲取地殼形變量、反演地殼下部地幔物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、監(jiān)測(cè)地震。同時(shí)獲取高時(shí)空分辨的電離層變化與對(duì)流層變化，成為大氣科學(xué)研究、超視距通訊保障、超視距雷達(dá)偵察、氣象預(yù)報(bào)的重要技術(shù)手段。,2020/5/20,163,,在我國(guó)建設(shè)永久性連續(xù)運(yùn)行的基準(zhǔn)站陣列與服務(wù)體系，將在已有的GPS連續(xù)運(yùn)行參考站的基礎(chǔ)上，在一些地區(qū)增加新站，從而建立起由100個(gè)站構(gòu)成、覆蓋全國(guó)范圍、分布比較均勻的高精度、高穩(wěn)定性的國(guó)家連續(xù)運(yùn)行參考框架網(wǎng)。主要功能是：(1)通過(guò)與國(guó)際IGS站的聯(lián)測(cè)，建立和維持與國(guó)際ITRF‘框架之間的聯(lián)系；(2)作為國(guó)家空間參考基準(zhǔn)中最高精度的坐標(biāo)框架點(diǎn)，提供在地心框架下毫米級(jí)相對(duì)精度的三維坐標(biāo)和速度矢量；(3)為各種區(qū)域和廣域的GPS測(cè)量提供GPS基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)可廣泛服務(wù)于地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、氣象、差分服務(wù)和導(dǎo)航等領(lǐng)域；(4)觀測(cè)數(shù)據(jù)與成果滿足GPS技術(shù)應(yīng)用、地球科學(xué)研究等多種需求。,2020/5/20,164,,第二層次：建立滿足現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)要求的國(guó)家GPS基準(zhǔn)點(diǎn)，在2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和加密，布測(cè)覆蓋全國(guó)、具有一定數(shù)量和分布密度的有永久測(cè)量標(biāo)志的國(guó)家級(jí)GPS大地測(cè)量基準(zhǔn)網(wǎng)，最終達(dá)到全國(guó)5000點(diǎn)左右。主要功能是：(1)作為國(guó)家空間參考基準(zhǔn)中的基準(zhǔn)點(diǎn)，提供在某一歷元的水平2cm、高程3～4cm左右相對(duì)精度的三維地心坐標(biāo)，有多期觀測(cè)時(shí)可提供測(cè)站的速度矢量；,2020/5/20,165,,(2)在每幅1：5萬(wàn)比例尺的地形圖中有一個(gè)國(guó)家級(jí)GPS點(diǎn)，為地方加密GPS網(wǎng)提供國(guó)家坐標(biāo)框架基準(zhǔn)；(3)保證在GPS暫停使用時(shí)，擁有一定數(shù)量和分布密度的維持國(guó)家空間參考基準(zhǔn)的永久性大地測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)；(4)為建立我國(guó)厘米級(jí)大地水準(zhǔn)面，提供大地高成果；(5)一些點(diǎn)作為航攝地標(biāo)，滿足無(wú)控制成圖的技術(shù)需求。,2020/5/20,166,,第三層次：改算50000點(diǎn)構(gòu)成的原天文大地網(wǎng)，將其納入三維地心基準(zhǔn)，充分發(fā)揮其重要作用。第四層次：在全局的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，將已建或待建的應(yīng)用級(jí)工程性網(wǎng)依法納入國(guó)家框架基準(zhǔn)中，統(tǒng)一國(guó)家空間基準(zhǔn)框架。國(guó)家通過(guò)聯(lián)測(cè)或搜集各省市主管部門與行業(yè)自建的GPS、水準(zhǔn)、重力觀測(cè)資料，經(jīng)統(tǒng)一計(jì)算后將豐富、密集國(guó)家空間基準(zhǔn)框架，提高模型精化的精度。另一方面地方測(cè)繪部門通過(guò)與國(guó)家基準(zhǔn)網(wǎng)的聯(lián)測(cè)、整體平差，獲取更高精度的在全國(guó)統(tǒng)一空間參考基準(zhǔn)下的坐標(biāo)成果，同時(shí)獲得由國(guó)家測(cè)繪局確認(rèn)的坐標(biāo)使用認(rèn)證。,2020/5/20,167,,2）高程基準(zhǔn)框架3）重力基準(zhǔn)框架4）數(shù)據(jù)處理與服務(wù)系統(tǒng)(1)管理維護(hù)國(guó)家GPS連續(xù)運(yùn)行跟蹤站系統(tǒng)運(yùn)行，完善組織形式、促進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，形成滿足現(xiàn)代化空間對(duì)地觀測(cè)需要的事業(yè)基礎(chǔ)。實(shí)施數(shù)據(jù)的處理分析及建庫(kù)工作，負(fù)責(zé)國(guó)家大地測(cè)量基準(zhǔn)框架數(shù)據(jù)與成果的管理和發(fā)布。(2)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)GPS跟蹤站的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控與遙控。負(fù)責(zé)完成相關(guān)國(guó)內(nèi)GPS跟蹤站數(shù)據(jù)、國(guó)際站的觀測(cè)數(shù)據(jù)、精密星歷收集與存貯；具備GPS衛(wèi)星區(qū)域定軌及精密星歷的數(shù)據(jù)分析、發(fā)布、預(yù)報(bào)星歷能力。條件成熟時(shí)發(fā)布精密星歷。,2020/5/20,168,,(3)獲得GPS跟蹤站坐標(biāo)時(shí)間序列、速度場(chǎng)與地殼運(yùn)動(dòng)圖像。(4)維護(hù)和管理國(guó)家空間參考基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，建設(shè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)站，面向用戶提供優(yōu)質(zhì)高效的數(shù)據(jù)信息服務(wù)。(5)建立安全可靠的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)快速交換與安全的數(shù)據(jù)共享機(jī)制。(6)跟蹤國(guó)際前沿的大地基準(zhǔn)和有關(guān)新技術(shù)的理論和應(yīng)用研究，為維持和更新國(guó)家空間參考基準(zhǔn)提供先進(jìn)的技術(shù)支持。(7)培養(yǎng)掌握現(xiàn)代空間大地測(cè)量理論和技術(shù)的高級(jí)人才。,2020/5/20,169,,(8)分析地球自轉(zhuǎn)，產(chǎn)出極移公報(bào)自轉(zhuǎn)參數(shù)。分析電離層變化與對(duì)流層變化，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)電離層變化圖像、水氣變化圖像。(9)監(jiān)測(cè)地殼運(yùn)動(dòng)、反演地下物質(zhì)變化規(guī)律、預(yù)警地震災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害。(10)處理分析Champ衛(wèi)星數(shù)據(jù)，精化國(guó)家重力場(chǎng)與大地水準(zhǔn)面。,