大地测量学课件：大地测量报告.ppt

1、l（一）空间大地测量分析研究的前沿；（一）空间大地测量分析研究的前沿；l（二）综合地面、卫星、航空和测高等方面的重力测量成果，在（二）综合地面、卫星、航空和测高等方面的重力测量成果，在确定地球重力场时空分辨率方面的进展；确定地球重力场时空分辨率方面的进展；l（三）在地球动力学、潮汐、地形时变，重力场时变等方面量测（三）在地球动力学、潮汐、地形时变，重力场时变等方面量测工作的进展；工作的进展；l（四）完善全球和地区性地面坐标参考框架的进展；（四）完善全球和地区性地面坐标参考框架的进展；l（五）全球大地测量观测系统（五）全球大地测量观测系统（GGOS）和行星大地测量学；和行星大地测量学；l（六）应

2、用航空激光和雷达成像技术及其干涉系统、地球物理技（六）应用航空激光和雷达成像技术及其干涉系统、地球物理技术对灾害监测系统术对灾害监测系统的建立的建立和方法；和方法；l（七）利用空间大地测量技术进行大气的研究。（七）利用空间大地测量技术进行大气的研究。l 这里重点对确定地面坐标参考框架、地壳形变和地球重力场这里重点对确定地面坐标参考框架、地壳形变和地球重力场等等大地测量主要基本任务大地测量主要基本任务方面的进展作一扼要介绍。方面的进展作一扼要介绍。 l国际地面坐标参考框架（国际地面坐标参考框架（ITRF）的精度在过去的十余年来已有的精度在过去的十余年来已有了很大的提高。但它仍然是表现为这样的一种

3、框架，即它是通了很大的提高。但它仍然是表现为这样的一种框架，即它是通过一组固定于地球表面而过一组固定于地球表面而被认定为只作线性运动被认定为只作线性运动的大地点的坐的大地点的坐标来实现的。随着对大地测量成果及其应用方面所要求的精度标来实现的。随着对大地测量成果及其应用方面所要求的精度越来越高，因此大地点点位的越来越高，因此大地点点位的时变时变(非非线性）线性）就越来越受到关注就越来越受到关注l。因此。因此 ，今后要从地质和地球物理过程（如地壳运动，地质灾今后要从地质和地球物理过程（如地壳运动，地质灾害，海洋潮汐负荷效应，大气气压负载效应，雪和土壤湿度影害，海洋潮汐负荷效应，大气气压负载效应，雪

4、和土壤湿度影响，点位局部稳定性等方面）的研究找到对地面坐标参考框架响，点位局部稳定性等方面）的研究找到对地面坐标参考框架的影响（大地点点位的的影响（大地点点位的时变时变情况情况-即非线性时变）。即非线性时变）。 l要采用大地测量要采用大地测量多种技术手段多种技术手段对地面坐标参考框架点的点位时对地面坐标参考框架点的点位时变进行研究，同时还应和变进行研究，同时还应和天体参考框架天体参考框架（更大的坐标系统）如（更大的坐标系统）如极移等结合起来，才能更好的发现大地点点位时变的各种原因，极移等结合起来，才能更好的发现大地点点位时变的各种原因，才能更好的完善如何测定它的技术方案。才能更好的完善如何测定

5、它的技术方案。 lITRF2004和以前的和以前的ITRF不同，它将测站位置的时间系不同，它将测站位置的时间系列和地极定向参数（列和地极定向参数（EOP）结合起来了。结合起来了。ITRF2004定定义的主要特点表现在统一协调了原点、比例尺、定向及义的主要特点表现在统一协调了原点、比例尺、定向及其时变等方面的问题。其时变等方面的问题。lITRF2004妥善处理了近来所测定的地心的运动，长度妥善处理了近来所测定的地心的运动，长度比例尺变化及其与测站垂直运动的耦合，以及比例尺变化及其与测站垂直运动的耦合，以及ITRF2004符合全地球板块运动无净转（符合全地球板块运动无净转（NNR）条件的条件的精度

6、等问题。新推出的精度等问题。新推出的ITRF2004还首次评估了框架自还首次评估了框架自身的质量。身的质量。 l在科学构建地面坐标参考框架中一个重要的因素，就是在科学构建地面坐标参考框架中一个重要的因素，就是要选用正确的全球板块和形变带的模型。这次大会上推要选用正确的全球板块和形变带的模型。这次大会上推荐了荐了Peter Bird 的一个的一个新的全球板块和形变带的模型新的全球板块和形变带的模型（PB2002）。PB2002模型对板块运动和地壳形变进行模型对板块运动和地壳形变进行构模时，包括了总共有构模时，包括了总共有52个地球板块和个地球板块和13个造山带。这个造山带。这些板块的运动学参数（

7、如：相对地心的旋转参数等）则些板块的运动学参数（如：相对地心的旋转参数等）则取自一些科研成果（如：地球物理板块速度模型取自一些科研成果（如：地球物理板块速度模型NNR-NUVEL-IA等）。等）。l从从1994年起年起IGS开始处理和分析全球开始处理和分析全球GPS跟踪网的数跟踪网的数据，由于据，由于IGS分析中心的运作特点，对跟踪网中各个分析中心的运作特点，对跟踪网中各个GPS站的数据处理时，不同站之间的数据在每天总有站的数据处理时，不同站之间的数据在每天总有几个小时不同的延迟。因此在计算各种模型的历元值几个小时不同的延迟。因此在计算各种模型的历元值及其时变，或求定地面坐标参考框架时，都会引

8、起与及其时变，或求定地面坐标参考框架时，都会引起与时间有关的各类参数在历元或时间序列方面的时间有关的各类参数在历元或时间序列方面的不协调不协调。要解决这个问题最好的办法是对历年的全球各要解决这个问题最好的办法是对历年的全球各GPS跟跟踪站的数据按协调一致的时间再进行一次重新处理。踪站的数据按协调一致的时间再进行一次重新处理。目前已完成了对目前已完成了对IGS全球全球197个个GPS站站1994年至年至2004年年的的GPS追踪数据重新统一进行计算和分析。其实质就追踪数据重新统一进行计算和分析。其实质就是对全球是对全球IGS网的历年所有网的历年所有GPS追踪资料，按统一的追踪资料，按统一的历元重

9、新进行数据处理，以实现一个更完整的地面坐历元重新进行数据处理，以实现一个更完整的地面坐标参考框架。标参考框架。 l会上除了对改善地面坐标参考框架方面提出了各种意会上除了对改善地面坐标参考框架方面提出了各种意见外，有些大地测量学家再次提出了利用见外，有些大地测量学家再次提出了利用大地位大地位(大大地水准面位能值地水准面位能值)来标定相对原子时的比例尺和全球来标定相对原子时的比例尺和全球高程参考系统。他们认为高程参考系统。他们认为T/P卫星测高系统标志了求卫星测高系统标志了求定大地位数定大地位数W的一个新的历史时代。根据的一个新的历史时代。根据T/P在在1993-2003年（年（11-414圈）的

10、测高资料，对圈）的测高资料，对W的长期项变化的长期项变化进行了研究，进行了研究，W的凑整值为的凑整值为62636956.00.5m2s-2，这这一数值已被国际天文学联合会一数值已被国际天文学联合会IAU采用为定义采用为定义LG(=W/c2)的数值，式中的数值，式中c为光速，为光速，LG是用于实现相对是用于实现相对论原子时论原子时(AT)的比例尺，由此确定的的比例尺，由此确定的LG值为值为60969290134.10-10。l基于上述基于上述W值的值的LG值已正式写入值已正式写入IERS2003（国际国际地球自转服务局）的地球自转服务局）的规范规范。该规范有二个关于。该规范有二个关于W的的建议，

11、一是将建议，一是将W作为标定全球高程参考系统作为标定全球高程参考系统(GVRS)的基本常数；还有一个建议是采用的基本常数；还有一个建议是采用W、地心引力常地心引力常数数GM、地球自转速度地球自转速度、和地球引力位的二阶带和地球引力位的二阶带球系数球系数J2这四个值作为这四个值作为大地测量给定的物理常数大地测量给定的物理常数，则椭球的长半轴则椭球的长半轴a和扁率和扁率f可以作为大地测量导出常可以作为大地测量导出常数。其中一条理由是数。其中一条理由是ITRF2000采用采用W后的比例尺后的比例尺才可以才可以和地心坐标时（和地心坐标时（GCT）保持一致。保持一致。 l这次大会上对精化局域坐标参考框架

12、也予以了关注。提供了定义这次大会上对精化局域坐标参考框架也予以了关注。提供了定义于一个板块上的局域坐标参考框架的于一个板块上的局域坐标参考框架的经验经验。要求将局域坐标参考。要求将局域坐标参考框架置于一个板块的稳定部位，在这个相对稳定的坐标参考框架框架置于一个板块的稳定部位，在这个相对稳定的坐标参考框架内，有利于对这一局域范围内的地壳运动进行地面点点位测量成内，有利于对这一局域范围内的地壳运动进行地面点点位测量成果的果的相互比较相互比较，并有利于给出地球物理的解释。得出定义局域坐，并有利于给出地球物理的解释。得出定义局域坐标参考框架，应考虑以下几个方面问题：标参考框架，应考虑以下几个方面问题：

13、l（1）必须按地质和工程的）必须按地质和工程的“稳定标准稳定标准” 选择选择“框架点框架点”；l（2）“基准点基准点”的选择要代表所在板块（块体）的稳定部分，的选择要代表所在板块（块体）的稳定部分，并用它来定义并用它来定义NNR的条件；的条件；l（3）采用相当密集的）采用相当密集的GPS速度场来对板块内主要的块体运动进速度场来对板块内主要的块体运动进行构模。行构模。 l地球持续形变是多种因素造成的，其中包括长期的板块地球持续形变是多种因素造成的，其中包括长期的板块运动，在活动断层和板块边缘的地壳形变，日月潮汐，运动，在活动断层和板块边缘的地壳形变，日月潮汐，大气和海洋物质的运动和重新分布，地下

14、水储量和冰雪大气和海洋物质的运动和重新分布，地下水储量和冰雪层厚度的变化，地震，地核动力作用，冰川的均衡调整层厚度的变化，地震，地核动力作用，冰川的均衡调整等等。对地壳的长期性运动和形变过程的测量精度，在等等。对地壳的长期性运动和形变过程的测量精度，在近十年来已有长足进步，这导致对地球动力学及其在岩近十年来已有长足进步，这导致对地球动力学及其在岩石圈和上地幔中发生的地球物理过程有了新的了解和理石圈和上地幔中发生的地球物理过程有了新的了解和理解。综合应用地面和空间大地测量技术测量地球的长期解。综合应用地面和空间大地测量技术测量地球的长期和短期形变来推进和证实人类对地形变知识的科学性和短期形变来推

15、进和证实人类对地形变知识的科学性（这些技术包括（这些技术包括地基地基的和的和空基空基的重力测量，对固体潮、的重力测量，对固体潮、海洋和大气潮汐的测量，对冰川的均衡调整，地壳和地海洋和大气潮汐的测量，对冰川的均衡调整，地壳和地震的形变测量等等）。震的形变测量等等）。 l有的大地测量学者从地球有的大地测量学者从地球动力扁率动力扁率（J2）的改变来评估的改变来评估冰川融化的加速。由于冰川融化的加速。由于后冰期反弹后冰期反弹（PGR）地球重力扁地球重力扁率的数值一直在减小，但从率的数值一直在减小，但从1997年开始，其数值有所增年开始，其数值有所增加，有的学者认为这是地球物质的全球规模的重新分布加，有

16、的学者认为这是地球物质的全球规模的重新分布过程有了重大变化所引起。根据研究，过程有了重大变化所引起。根据研究，J2值的增加主要值的增加主要是由于近北极和近南极冰川的大量融解所引起。这些冰是由于近北极和近南极冰川的大量融解所引起。这些冰水进入到南太平洋和印度洋，从而导致水进入到南太平洋和印度洋，从而导致J2值的增加。将值的增加。将冰川、大洋、大气和大陆水对冰川、大洋、大气和大陆水对J2的贡献，与其他大地测的贡献，与其他大地测量结果作了比较，可以看出量结果作了比较，可以看出J2数值变动的一个主导原因数值变动的一个主导原因是是冰川溶解作用。冰川溶解作用。l大会上报告了用大会上报告了用地面和空间大地测

17、量结合地面和空间大地测量结合来来测定测定同一同一个地区的个地区的地形变地形变和和重力场时变重力场时变。例如用绝对重力测量。例如用绝对重力测量和重力卫星测量计算芬诺斯坎底亚地区和重力卫星测量计算芬诺斯坎底亚地区(芬兰、挪威、芬兰、挪威、瑞典、和丹麦所在地区的总称瑞典、和丹麦所在地区的总称)的重力与大地水准面的的重力与大地水准面的变化。用不同测量技术对后冰期反弹变化。用不同测量技术对后冰期反弹 PGR所伴随发生所伴随发生的现象进行观测，以的现象进行观测，以相互检核和提高测量成果的可靠相互检核和提高测量成果的可靠性性。 l联合地面和空间大地测量数据来求定地球重力场及其时联合地面和空间大地测量数据来求

18、定地球重力场及其时变，变，是当前大地测量科学进展的一个重要标志是当前大地测量科学进展的一个重要标志。目前常。目前常常使用的重力数据是地面的、卫星的、航空的、和测高常使用的重力数据是地面的、卫星的、航空的、和测高的重力数据，特别是从卫星所采集的重力数据，如的重力数据，特别是从卫星所采集的重力数据，如CHAMP， GRACE， ERS1， ERS2， T/P， ENVISAT， GASON等，同时也充分利用了有利于构等，同时也充分利用了有利于构模的模的DGM资料，例如资料，例如GTOPO30、SRTM1和和SRTM3等。等。 l会上报告了美国国家地理空间情报局（会上报告了美国国家地理空间情报局（N

19、GA）正在研正在研究究构建构建一个新的地球重力场模型（一个新的地球重力场模型（EGM）。）。这个即这个即将推出的将推出的新一代地球重力场模型将达到新一代地球重力场模型将达到2160阶次（分阶次（分辨率更高的模型）辨率更高的模型）。在过去几个月的主要工作是对所。在过去几个月的主要工作是对所涉及的重要数据进行分析、检核、更新和改善。这些涉及的重要数据进行分析、检核、更新和改善。这些数据包括基于数据包括基于SRTM信息所获得的全球高分辨率的信息所获得的全球高分辨率的30m的的DTM，基于卫星测高数据导出的全球海域的重基于卫星测高数据导出的全球海域的重力异常，以及来自各个方面的大量的、不同类别的、力异

20、常，以及来自各个方面的大量的、不同类别的、不同精度的、不同置信度的地表重力数据（地面重力不同精度的、不同置信度的地表重力数据（地面重力测量的，航空重力测量的，海洋重力测量的等）。测量的，航空重力测量的，海洋重力测量的等）。l在局域重力测量及局域重力场构模等方面，只用卫星重在局域重力测量及局域重力场构模等方面，只用卫星重力数据在重力场构模的分辨率方面还是很难满足各方面力数据在重力场构模的分辨率方面还是很难满足各方面的要求。从快速和经济而言，求定短波重力场信息最合的要求。从快速和经济而言，求定短波重力场信息最合适的技术还是适的技术还是航空重力测量航空重力测量，因为它比地面重力测量的，因为它比地面重

21、力测量的效率高得多。但在航空重力数据转换方面还存在若干问效率高得多。但在航空重力数据转换方面还存在若干问题题。近来在处理航空重力数据和将它转化为重力场函数近来在处理航空重力数据和将它转化为重力场函数方面，如转化为大地高等方面的技术有了新的进展。方面，如转化为大地高等方面的技术有了新的进展。l自自GRACE重力卫星上天以来，美欧每月发布一次由重力卫星上天以来，美欧每月发布一次由GRACE卫卫星数据解算的新一轮地球重力场。会上有些专家对这一由星数据解算的新一轮地球重力场。会上有些专家对这一由GRACE卫星解算的地球重力场卫星解算的地球重力场“月报月报”的的质量问题质量问题提出了思考。提出了思考。l

22、通常认为通常认为GRACE每月的大地水准面模型的质量取决于每月的大地水准面模型的质量取决于GRACE的双卫星对地球重力场的敏感程度，并由此估算每月大地水准面的双卫星对地球重力场的敏感程度，并由此估算每月大地水准面模型的精度。但目前的现实是模型的精度。但目前的现实是GRACE双星间基线长度的精度和双星间基线长度的精度和GRACE地球重力场模型及其相应地球重力场模型及其相应数据并不匹配数据并不匹配。产生这一现象。产生这一现象的原因是由构模过程中所采用的的原因是由构模过程中所采用的地球物理背景模型的误差地球物理背景模型的误差所引起所引起的。这些地球物理背景模型一直被应用于的。这些地球物理背景模型一直

23、被应用于GRACE各种数据的归各种数据的归算中，而正是由于这些背景模型的误差，系统地影响了算中，而正是由于这些背景模型的误差，系统地影响了GRACE每月解算的成果的正确性，这是一个客观存在的实际情况，因此每月解算的成果的正确性，这是一个客观存在的实际情况，因此在在GRACE每月解算一次所得的重力场或相应的大地水准面中，每月解算一次所得的重力场或相应的大地水准面中，各种地球物理模型误差对解算成果是有较大影响的。各种地球物理模型误差对解算成果是有较大影响的。 l专家采用了不同途径验证了这一看法专家采用了不同途径验证了这一看法 。专家的结论专家的结论是对当前使用的地球物理背景模型的改正值，例如是对当

24、前使用的地球物理背景模型的改正值，例如超过一个月时间的海洋正压（超过一个月时间的海洋正压（barotropic）模型的模型的恢复问题，不同海洋模型和气压模型的选择和考虑，恢复问题，不同海洋模型和气压模型的选择和考虑，采用更精确极潮的模型问题等等应作更仔细的研究，采用更精确极潮的模型问题等等应作更仔细的研究，才能改善和精化才能改善和精化GRACE每月的重力场及其每月的每月的重力场及其每月的大地水准面的解算成果。因此认为目前一些大地水准面的解算成果。因此认为目前一些科研单科研单位位对仅采用对仅采用GRACE数据所解算的每月重力场的精数据所解算的每月重力场的精度和可靠性评价都太高，由此对地面物质流的

25、动态度和可靠性评价都太高，由此对地面物质流的动态评估方面还要作更慎重的研究分析。评估方面还要作更慎重的研究分析。l国际大地测量协会国际大地测量协会(IAG)于于 2003年就在日本扎晃大年就在日本扎晃大会上提出和运作了一个全球性大地测量观测研究项会上提出和运作了一个全球性大地测量观测研究项目，即目，即“全球大地测量观测系统全球大地测量观测系统” (Global Geodetic Observation System， GGOS)。这次这次IAG大会更是大会更是将这一项目强调。将这一项目强调。lGGOS的目的是的目的是提供连续可靠的大地测量基本量及提供连续可靠的大地测量基本量及其变化的观测值其变

26、化的观测值，如：地面和空间点的位置、方向；，如：地面和空间点的位置、方向；地球大小和形状；地球自转和极移；地球重力场和地球大小和形状；地球自转和极移；地球重力场和上述这些量相应的上述这些量相应的时空变化时空变化。大地测量是测量地球。大地测量是测量地球及其时变的科学，及其时变的科学，GGOS是国际大地测量协会是国际大地测量协会(IAG)当前的领先任务，它的目标是当前的领先任务，它的目标是协调和整合协调和整合各种大地各种大地测量的各种测量的各种“测量测量”活动。活动。l l协调协调意味着将大地测量观测技术和分析方法一起提高到在高科技意味着将大地测量观测技术和分析方法一起提高到在高科技水平上的相互协

27、调，以保持一致。在同一地点的不同大地观测技水平上的相互协调，以保持一致。在同一地点的不同大地观测技术必须相互联测和统一标准，这意味着大地测量观测数据在处理术必须相互联测和统一标准，这意味着大地测量观测数据在处理和分析时，应使用统一的规范、统一的技术标准、统一的模型、和分析时，应使用统一的规范、统一的技术标准、统一的模型、统一的参数等等。只有采用这样协调一致而得到的大地测量成果统一的参数等等。只有采用这样协调一致而得到的大地测量成果在同一个参考系统中才是一种相互相容的成果（由此，我国的大在同一个参考系统中才是一种相互相容的成果（由此，我国的大地坐标系统和作业规范也应与此相适应，要做许多工作。）。

28、地坐标系统和作业规范也应与此相适应，要做许多工作。）。l整合整合的目的是将已有的大地测量监测地球系统的现象和过程的有的目的是将已有的大地测量监测地球系统的现象和过程的有关信息，整合成相互相容的处于关信息，整合成相互相容的处于同一个时段同一个时段的大地测量成果。特的大地测量成果。特别强调的是：要将大地测量中的几何和物理的观测数据，整合成别强调的是：要将大地测量中的几何和物理的观测数据，整合成在地球系统内，包括固体地球、水圈（大陆水，海洋，冰层）和在地球系统内，包括固体地球、水圈（大陆水，海洋，冰层）和大气，具有相互相容而又协调一致的参数、常数、模型、框架和大气，具有相互相容而又协调一致的参数、常

29、数、模型、框架和系统。其中几何参数主要是用于描述地球形状、地形变、自转及系统。其中几何参数主要是用于描述地球形状、地形变、自转及极移。物理参数主要描述地球重力场、地球质量分布及其迁移。极移。物理参数主要描述地球重力场、地球质量分布及其迁移。 l根据根据IAG的这一新思路，的这一新思路，”国际国际GPS服务服务(IGS)“最最近修改了它的规范和服务范围。决定在近修改了它的规范和服务范围。决定在2009年转变年转变为为“ 国际全球导航卫星系统国际全球导航卫星系统(GNSS)服务服务”， 简称简称“国际国际GNSS服务（服务（IGNSSS）”。IGNSSS会继续它会继续它过去几年所提供的服务，如涉及

30、导航卫星轨道服务、过去几年所提供的服务，如涉及导航卫星轨道服务、星钟数据服务，快速电离层服务等，在今后还将特星钟数据服务，快速电离层服务等，在今后还将特别注意日常服务的质量控制等工作。别注意日常服务的质量控制等工作。l我国大地测量近几年的新进展可从以下几个方面我国大地测量近几年的新进展可从以下几个方面进行阐述：进行阐述：l1、坐标系统的建立、维护和更新；、坐标系统的建立、维护和更新；l2、卫星定位、卫星定位技术技术的发展应用；的发展应用；l3、地壳运动监测与大地测量地球动力学研究进、地壳运动监测与大地测量地球动力学研究进展；展；l4、地球重力场研究与大地水准面精化研究进展。、地球重力场研究与大

31、地水准面精化研究进展。l近年来，我国大地测量工作者除不断跟踪和研究国近年来，我国大地测量工作者除不断跟踪和研究国际地球参考框架际地球参考框架ITRF的进展外，还不遗余力地研究的进展外，还不遗余力地研究和建设中国大地测量基准及地心坐标系。和建设中国大地测量基准及地心坐标系。在在中国的中国的地心坐标系统框架建设方面，地心坐标系统框架建设方面，我们已做了一些工作，我们已做了一些工作，先后完成了先后完成了2000国家国家GPS大地控制网以及全国天文大地控制网以及全国天文大地网与空间大地网联合平差工程。这些大地测量大地网与空间大地网联合平差工程。这些大地测量科研工程为实现科研工程为实现2000中国地心坐

32、标系打下了坚实的中国地心坐标系打下了坚实的基础。基础。2005年由中国测绘科学研究院承担的我国年由中国测绘科学研究院承担的我国采用采用2000国家大地坐标系（国家大地坐标系（CGCS2000）的方案的方案已经通过由国家测绘局和总参作战部测绘局共同组已经通过由国家测绘局和总参作战部测绘局共同组织的专家验收。目前该方案已经征求十多个部委意织的专家验收。目前该方案已经征求十多个部委意见，国务院已批准。见，国务院已批准。 l我国所使用的坐标系，一般均采用参心坐标系，即我国所使用的坐标系，一般均采用参心坐标系，即1954年北京坐标系和年北京坐标系和1980西安坐标系，西安坐标系，随着航天、航空及航随着航

33、天、航空及航海事业的发展，传统的参心坐标系已不能满足需要，近海事业的发展，传统的参心坐标系已不能满足需要，近十年来，我国测绘工作者利用空间观测技术，卓有成效十年来，我国测绘工作者利用空间观测技术，卓有成效地开展了我国地心坐标系的研究与实践工作。建成了地开展了我国地心坐标系的研究与实践工作。建成了2000国家国家GPS大地控制网，完成了全国天文大地网与大地控制网，完成了全国天文大地网与2000国家国家GPS大地控制网的联合平差工作，使大地控制网的联合平差工作，使2000国家国家大地坐标大地坐标系系不仅有明确的定义，而且有高精度的坐标框不仅有明确的定义，而且有高精度的坐标框架（架（2000大地控制

34、网）具体体现。大地控制网）具体体现。l2000中国大地坐标系（简写为中国大地坐标系（简写为CGCS2000）其定义与其定义与ITRS协议的定义一致，即坐标系原点为包括海洋和大气协议的定义一致，即坐标系原点为包括海洋和大气的整个地球地质量中心；尺度为在引力相对论意义下的的整个地球地质量中心；尺度为在引力相对论意义下的局部地球框架的尺度；定向的初始值由局部地球框架的尺度；定向的初始值由1984.0时时BIH定向定向给定，而定向的时间演化保证相对地壳不产生残余的全给定，而定向的时间演化保证相对地壳不产生残余的全球旋转；长度单位为引力相对意义下的局部地球框架中球旋转；长度单位为引力相对意义下的局部地球

35、框架中米。米。CGCS2000的参考历元为的参考历元为2000.0。l我国地心坐标系所采用的参考椭球的定义常数为我国地心坐标系所采用的参考椭球的定义常数为a（赤赤道半径）、道半径）、f（椭球扁率）、椭球扁率）、GM（地心引力常数）和地心引力常数）和（地球自转速度），其值分别为（地球自转速度），其值分别为a=6378137m，GM=3.9860044181014m3s-2；l =7.29211510-5rads-1 。上述。上述4个参数值中，个参数值中，a、f、值值与与1980 参考椭球（参考椭球（GRS1980）一致，一致，GM值与值与WGS84值一致值一致。应该指出，。应该指出，2000椭球

36、与椭球与WGS84椭球的椭球的区别仅在区别仅在f值上有微小差异值上有微小差异,在赤道上仅差在赤道上仅差1毫米，可以认毫米，可以认为两个椭球是一致的为两个椭球是一致的 。l定义了坐标系的原点、定向、尺度和相应的参考椭球后，还必须定义了坐标系的原点、定向、尺度和相应的参考椭球后，还必须有相应的框架点来体现有相应的框架点来体现2000中国大地坐标系。我国目前的地心坐中国大地坐标系。我国目前的地心坐标系的实现可分为三个层次：标系的实现可分为三个层次：l第一层次为第一层次为CGCS2000的维持。我国维持的维持。我国维持CGCS2000主要依靠连主要依靠连续运行在续运行在我国的国际我国的国际GPS观测站

37、观测站，它们是，它们是GPS2000的骨架，其坐的骨架，其坐标精度为毫米级，速度精度为标精度为毫米级，速度精度为1毫米毫米/年。年。l第二层次为第二层次为CGCS2000框架，即框架，即2000国家国家GPS大地控制网，它由大地控制网，它由2600多个多个GPS大地控制点组成，点位精度约为大地控制点组成，点位精度约为3cm。l第三层次是第三层次是CGCS2000的加密，它由全国天文大地网与的加密，它由全国天文大地网与2000GPS控制网联合平差后的网点坐标体现，全国约有控制网联合平差后的网点坐标体现，全国约有5万点，三维点位万点，三维点位误差约为误差约为0.3m。l应用新的应用新的CGCS20

38、00坐标，将对全国各行业产生较大的影响，关坐标，将对全国各行业产生较大的影响，关于地形图的影响已有较成熟的处理意见于地形图的影响已有较成熟的处理意见。 l我国我国2000坐标系统的主要框架为连续运行的跟踪站和坐标系统的主要框架为连续运行的跟踪站和2000国家国家GPS大地控制网，而经过我国大地测量工作者大地控制网，而经过我国大地测量工作者70多年努力而建立多年努力而建立的全国天文大地网也具有相对较高的精度和密度。为了获得全国的全国天文大地网也具有相对较高的精度和密度。为了获得全国统一的高密度的统一的高密度的地心坐标系地心坐标系表示的大地网，总参测绘局与国家测表示的大地网，总参测绘局与国家测绘局

39、先后进行了全国天文大地网与绘局先后进行了全国天文大地网与2000国家国家GPS大地控制网的联大地控制网的联合平差。参加平差合平差。参加平差的的全国天文大地网共近全国天文大地网共近5万点，参加平差的观万点，参加平差的观测量共有测量共有44万余条，未知数约为万余条，未知数约为18万多个。函数模型中除引入定万多个。函数模型中除引入定向参数外，还根据不同的测距仪引入了向参数外，还根据不同的测距仪引入了9个尺度参数（尺度比未个尺度参数（尺度比未知数）。知数）。l为了合理、优化、可靠地实施联合平差工程，实际联合平差中采为了合理、优化、可靠地实施联合平差工程，实际联合平差中采用了国际用了国际IGS站作为定义

40、我国地心坐标系的外部框架，并作为我站作为定义我国地心坐标系的外部框架，并作为我国地面网与空间网联合平差的坚强控制和外部检核；国地面网与空间网联合平差的坚强控制和外部检核；“地壳运动地壳运动观测网络工程观测网络工程”作为我国地心坐标系的主要骨架和国际作为我国地心坐标系的主要骨架和国际IGS框架框架的重要补充和加强，并作为我国地面网与空间网联合平差的外部的重要补充和加强，并作为我国地面网与空间网联合平差的外部控制。控制。 l坐标系的转换一直是中国大地测量工作者研究的主题之一。近两坐标系的转换一直是中国大地测量工作者研究的主题之一。近两年来，我国学者研究了适用于年来，我国学者研究了适用于大旋转角大旋

41、转角的三维坐标转换法，提出的三维坐标转换法，提出了以方向余弦为参数适用于任意旋转角的空间直角坐标转换法。了以方向余弦为参数适用于任意旋转角的空间直角坐标转换法。三维坐标转换一般只考虑小旋转角的转换三维坐标转换一般只考虑小旋转角的转换，因为小旋转角便于线，因为小旋转角便于线性化。即使大角度的旋转，也都对作业方法进行改进，使大角度性化。即使大角度的旋转，也都对作业方法进行改进，使大角度变成小角度，再采用小角度转换。该方法将空间直角坐标转换问变成小角度，再采用小角度转换。该方法将空间直角坐标转换问题从大旋转角的非线性化的参数独立的形式转化为准线性的参数题从大旋转角的非线性化的参数独立的形式转化为准线

42、性的参数相关的形式，使解算公式简单明了。如此，无需预先知道旋转角相关的形式，使解算公式简单明了。如此，无需预先知道旋转角的近似值，一般可以假设旋转矩阵的初始状态为单位矩阵。经过的近似值，一般可以假设旋转矩阵的初始状态为单位矩阵。经过模拟和实际计算分析，该方法具有解算精度高，收敛速度快，程模拟和实际计算分析，该方法具有解算精度高，收敛速度快，程序编制方便，使用灵活等特点。适用于大地测量、摄影测量及工序编制方便，使用灵活等特点。适用于大地测量、摄影测量及工程测量等领域。程测量等领域。 l我们知道，坐标转换的精度不仅与公共点的坐标精度有关，也与我们知道，坐标转换的精度不仅与公共点的坐标精度有关，也与

43、坐标转换参数的解算精度有关，即坐标转换与点位三维坐标精度坐标转换参数的解算精度有关，即坐标转换与点位三维坐标精度的一致性及公共点的分布等有关，若公共点分布不好，有时会导的一致性及公共点的分布等有关，若公共点分布不好，有时会导致转换参数求解时出现病态矩阵。于是有学者提出了致转换参数求解时出现病态矩阵。于是有学者提出了基于转换异基于转换异常场坐标转换技术常场坐标转换技术，其基本思想是：首先利用一组精度不太高的，其基本思想是：首先利用一组精度不太高的全球转换参数，然后在公共点上将转换后的局部坐标系坐标与实全球转换参数，然后在公共点上将转换后的局部坐标系坐标与实际测量的局部坐标系坐标求差，最后利用最小

44、二乘法基于转换异际测量的局部坐标系坐标求差，最后利用最小二乘法基于转换异常值求得常值求得3参数或参数或7参数的改正数，最终求出精度高的局部坐标成参数的改正数，最终求出精度高的局部坐标成果。这一坐标转换技术与近几年发展的果。这一坐标转换技术与近几年发展的不同转换系的综合转换法不同转换系的综合转换法的思想基本一致。的思想基本一致。l前面已经介绍了利用联合平差方式将我国高等级天文大地网（一前面已经介绍了利用联合平差方式将我国高等级天文大地网（一等锁、二等全面网、二等补充网）等锁、二等全面网、二等补充网）统一到统一到2000国家大地控制网的国家大地控制网的情况，情况，但我国还有约但我国还有约17万个低

45、等级天文大地网点万个低等级天文大地网点未参加联合平差，未参加联合平差，且相应点坐标仍属于且相应点坐标仍属于1954北京坐标系（或北京坐标系（或1980西安坐标系）坐标。西安坐标系）坐标。有学者从实践的角度讨论了低等天文大地网坐标到有学者从实践的角度讨论了低等天文大地网坐标到2000国家大地国家大地坐标系统的坐标转换，分别用坐标系统的坐标转换，分别用相似变换法相似变换法、最小二乘配置法最小二乘配置法和和最最小曲率法小曲率法进行了理论分析与计算比较，结果表明，进行了理论分析与计算比较，结果表明，最小曲率法坐最小曲率法坐标转换精度最高标转换精度最高。最小曲率法的基本思想是：先生成一个简单的。最小曲率

46、法的基本思想是：先生成一个简单的平面模型，然后利用该模型的拟合值与实际值作差，用最小曲率平面模型，然后利用该模型的拟合值与实际值作差，用最小曲率法内插格网点上的残差值，最后将格网点上的拟合值加上内插残法内插格网点上的残差值，最后将格网点上的拟合值加上内插残差值，即可生成最小曲率内插曲面。该方法可以顾及局部坐标系差值，即可生成最小曲率内插曲面。该方法可以顾及局部坐标系的系统误差、大地网的局部扭曲等误差的影响。的系统误差、大地网的局部扭曲等误差的影响。 l三维坐标转换的另一项研究成果是采用三维坐标转换的另一项研究成果是采用静态滤波模型静态滤波模型进行坐标转进行坐标转换。其基本思想是：首先用换。其基

47、本思想是：首先用4个公共点计算个公共点计算7参数相似坐标转换的参数相似坐标转换的参数初值，即先用任意两点求出尺度因子参数初值，再计算旋转参数初值，即先用任意两点求出尺度因子参数初值，再计算旋转参数和平移参数初值，用相关条件平差原理进行逐次平差。平差参数和平移参数初值，用相关条件平差原理进行逐次平差。平差的条件约束方程为公共点的两组坐标残差二次型及转换参数初值的条件约束方程为公共点的两组坐标残差二次型及转换参数初值的残差二次型之和为最小，每增加一个公共点平差一次。于是其的残差二次型之和为最小，每增加一个公共点平差一次。于是其解算过程类似于静态滤波过程或解算过程类似于静态滤波过程或序贯条件平差序贯

48、条件平差过程。过程。l为了获得为了获得局部工程测量控制网局部工程测量控制网的的2000国家大地坐标系的坐标，有国家大地坐标系的坐标，有学者探讨了将国家三维地心坐标系过渡到局部工程测量控制点的学者探讨了将国家三维地心坐标系过渡到局部工程测量控制点的方法。在待测区域或待测点周围信号传输无遮挡的区域，设立方法。在待测区域或待测点周围信号传输无遮挡的区域，设立GPS观测站进行高精度的测量，求得相应观测站进行高精度的测量，求得相应ITRF参考框架坐标，参考框架坐标，然后以常规大地测量的方法测量待定点与然后以常规大地测量的方法测量待定点与GPS控制点的相关关系，控制点的相关关系，对对GPS控制点施以强约束

49、控制点施以强约束，再利用地面控制测量的边角观测求解，再利用地面控制测量的边角观测求解平面坐标差和正常高差，再利用高程异常模型，求得大地高。平面坐标差和正常高差，再利用高程异常模型，求得大地高。具具体步骤体步骤是：先将高级控制点三维地心坐标转换成高斯平面坐标，是：先将高级控制点三维地心坐标转换成高斯平面坐标，再计算待定点的平面坐标及正常高。利用高程异常模型求大地高，再计算待定点的平面坐标及正常高。利用高程异常模型求大地高，再将待定点平面坐标转换成三维地心坐标。再将待定点平面坐标转换成三维地心坐标。 l为更好的执行中国国家遥感中心与欧盟伽利略联合执行体签订的为更好的执行中国国家遥感中心与欧盟伽利略

50、联合执行体签订的“合作协合作协议议”，保证中方在参加伽利略计划中权利和义务的实现，推动国内卫星导航，保证中方在参加伽利略计划中权利和义务的实现，推动国内卫星导航产业的发展，在国家科技部的支持和领导下，由我国多家高新科技集团公司产业的发展，在国家科技部的支持和领导下，由我国多家高新科技集团公司共同组建了一家从事卫星导航系统技术开发、应用和运营服务的有限责任公共同组建了一家从事卫星导航系统技术开发、应用和运营服务的有限责任公司司中国伽利略卫星导航有限公司中国伽利略卫星导航有限公司。“中伽公司中伽公司”将以伽利略全球卫星导航将以伽利略全球卫星导航系统为平台，对应欧洲伽利略工业公司系统为平台，对应欧洲