2-大地測(cè)量參考框架

1、2024/3/22,1,1 概論,大地基準(zhǔn)（Geodetic Datum）：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）。,2024/3/22,2,,大地測(cè)量參考系統(tǒng)（Geodetic Reference System）：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

2、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,2024/3/22,3,,,,2024/3/22,4,,大地測(cè)量參考框架(Geodetic Reference Frame)：是大地測(cè)量參考系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，是

3、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。（http://www.sbsm.gov.cn）,2024/3/22,5,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)。,,2024/3/22,6,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。,,2024/

4、3/22,7,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)。,,2024/3/22,8,2000國(guó)家GPS控制網(wǎng)由國(guó)家測(cè)繪局高精度GPS A、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)。,,2024/3/22,9,,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

5、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？,2024/3/22,10,,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,2024/3/22,11,,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)）,2024/3/22,12,橢球

6、定向,,2024/3/22,13,一點(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,2024/3/22,14,,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。,2024/3/22,15,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)。,,2024/3/22,16,,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

7、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。,2024/3/22,17,,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

8、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。,2024/3/22,18,,總地球橢球?qū)嵗篧GS84, GRS80,2024/3/22,19,,,WUHAN -2267749.162 5009154.325 3221290.762

9、BEIJING -2148743.784 4426641.236 4044655.935 SHANGHAI -2831733.268 4675666.039 3275369.521 KUNMING -1281255.473 5640746.079 2682880.117 URUMQI 193030.873 4606851.324 4393311.421 LHASA

10、 -106937.669 5549269.591 3139215.762,,,,,,,WUHNBJFSSHAOKUNMURUMLHAS,2024/3/22,20,3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

11、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)。,2024/3/22,21,,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(Conventional Ter

12、restrial Pole)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）,,2024/3/22,22,,2024/3/22,23,,空間指向的變化：歲差(precession),章動(dòng)(nutation),,,2024/3/22,24,,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)

13、的變化(極移, polar motion，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。,,2024/3/22,25,,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(kāi)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

14、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(Conventional International Origin)，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。,2024/3/22,26,,2024/3/22,27,3.1 1954年北京坐標(biāo)系,1954年北京坐

15、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,2024/3/22,28,3.2 1980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)

16、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=6 378 140 m ，地心引力常數(shù) GM=3.986 005×1014m3/s2,地球重力場(chǎng)二階帶球諧系數(shù)J2 =1.082 63×10-8,地球自轉(zhuǎn)角速度 ω=7.292 115×10-5 rad/s 。,2024/3/22,29,② 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

17、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60 km 處的涇陽(yáng)縣永樂(lè)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,2024/3/22,30,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

18、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)。,2024/3/22,31,3.3 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。,2024/3/22,32,,20

19、24/3/22,33,,,2024/3/22,34,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。,2024/3/22,35,,⑥ 大地高程基準(zhǔn)采

20、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。,2024/3/22,36,3.4 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

21、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。,2024/3/22,37,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),2024/3/22,38,以協(xié)議地極CTP(Conventional Terrestrial Pole)為指向點(diǎn)的地球坐標(biāo)系稱為協(xié)議地球坐標(biāo)系CTS(Conventional Terres

22、trial System)，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,2024/3/22,39,,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(kāi)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(World Geodetic Sy

23、stem，簡(jiǎn)稱為WGS)WGS60，WGS66和WGS72，并于1984年開(kāi)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。,2024/3/22,40,3.6 WGS84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,,2024/3/2

24、2,41,WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)采用的4個(gè)基本參數(shù)是： a =6 378 137mGM =3 986 005×108m3s-2C2,0=-484.166 85×10-6ω =7 292 115×10-11rad/s,2024/3/22,42,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(Air Force)在全球的10個(gè)GPS跟蹤站的數(shù)據(jù)加上部分IGS站的

25、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),2024/3/22,43,WGS84的體現(xiàn)與維持,,2024/3/22,44,,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

26、差、章動(dòng)、極移的不同點(diǎn)是什么？3 WGS84的Z軸指向哪里？,2024/3/22,45,4 國(guó)際地球參考框架ITRF,ITRF（International Terrestrial Reference Frame）是由IERS（International Earth Rotation Service）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)

27、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（IERS CB）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。,2024/3/22,46,4.1 ITRF系列,IERS CB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I

28、TRF88，89，90，91，92，93，94，96，97，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。,2024/3/22,47,4.1.1 ITRF2000與其他框架的轉(zhuǎn)換,TRANSFORMATION PARAMETERS AND THEIR RATES FROM ITRF2000 TO PREVIOUS FRAMESSOLUTION

29、 T1 T2 T3 D R1 R2 R3 EPOCH Ref. UNITS----------> cm cm cm ppb .001" .001" .001" IERS Tech. . . . . .

30、 . . Note # RATES T1 T2 T3 D R1 R2 R3UNITS----------> cm/y cm/y cm/y ppb/y .001"/y .001"/y .001"/y-----------------------------------------

31、-------------------------------------------- ITRF97 0.67 0.61 -1.85 1.55 0.00 0.00 0.00 1997.0 27 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF96 0.67 0.61

32、 -1.85 1.55 0.00 0.00 0.00 1997.0 24 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF94 0.67 0.61 -1.85 1.55 0.00 0.00 0.00 1997.0 20 rates 0.

33、00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02,2024/3/22,48,,ITRF93 1.27 0.65 -2.09 1.95 -0.39 0.80 -1.14 1988.0 18 rates -0.29 -0.02 -0.06 0.01 -0.11 -0.19 0.07 ITRF92 1.47 1.35 -1.39

34、 0.75 0.00 0.00 -0.18 1988.0 15 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF91 2.67 2.75 -1.99 2.15 0.00 0.00 -0.18 1988.0 12 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.

35、00 0.00 0.02 ITRF90 2.47 2.35 -3.59 2.45 0.00 0.00 -0.18 1988.0 9 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF89 2.97 4.75 -7.39 5.85 0.00 0.00 -0.18 1

36、988.0 6 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF88 2.47 1.15 -9.79 8.95 0.10 0.00 -0.18 1988.0 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02,2024/3/22,49,,Transfo

37、rmation Parameters from ITRF2005 to ITRF2000 at epoch 2000.0T1 T2 T3 D R1 R2 R3mm mm mm 10-9 mas mas mas0.1 -0.8 -5.8 0.40 0.000 0.000 0.000,2024/3/22,50,,已知wuhn的ITRF2000下

38、1997.0參考?xì)v元的坐標(biāo)(m)及變化率(m/y)為：-2267749.162 5009154.325 3221290.762 -.0325 -.0077 -.0119求wuhn的ITRF2000下2009年3月19日為參考?xì)v元的坐標(biāo)。,2024/3/22,51,4.1.2 ITRF與WGS84的轉(zhuǎn)換,-Parameters from ITRF90 to WGS84-

39、Doppler realized system: T1(m) T2(m) T3(m) D(ppm) R1(“) R2(“) R3(“) 0.060 -0.517 -0.223 -0.011 0.0183 -0.0003 0.0070 - New realizatio

40、ns of WGS84 based on GPS data, such as WGS84(G730 or G873): These new WGS84 realizations are coincident with ITRF at about 10-centimeter level. For these realizations there are no official transformation parameters. This

41、 means that one can consider that ITRF coordinates are also expressed in WGS84 at 10 cm level.,2024/3/22,52,4.2 IERS,[http://www.iers.org/]The IERS was established as the International Earth Rotation Service in 1987 by

42、the International Astronomical Union and the International Union of Geodesy and Geophysics and it began operation on 1 January 1988. In 2003 it was renamed to International Earth Rotation and Reference Systems Service.,,

43、,,,2024/3/22,55,,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)。,2024/3/22,56,,IERS ProductsThe IERS maintains the following main products:Earth orientatio

44、n dataConventionsInternational Celestial Reference SystemInternational Celestial Reference FrameInternational Terrestrial Reference SystemInternational Terrestrial Reference Frame[http://www.iers.org/iers/publicati

45、ons/tn/tn31/]Geophysical fluids data,2024/3/22,57,,ITRF2000 STATION POSITIONS（m) AT EPOCH 1997.0 AND VELOCITIES(m/y) BJFS -2148743.784 4426641.236 4044655.935 -.0444 .

46、0141 -.0013WUHN -2267749.162 5009154.325 3221290.762 -.0325 -.0077 -.0119,2024/3/22,58,4.3 IGS,4.3.1 HISTORYInternational Global Positioning System (GPS)

47、 Service for Geodynamics (IGS) formally began on 1 January 1994. Due to the expansion of IGS objectives, the name of the service was changed to International GPS Service (IGS) on 1 January 1999.Following further expans

48、ion of IGS, integrating data from GLONASS system and planning for the deployment of Galileo system, the name was changed to International Global Navigation Satellite System (GNSS) Service (IGS) on 14 March 2005.,2024/3/2

49、2,59,,4.3.2 GOALS AND OBJECTIVESThe IGS strives to: Provide the highest quality, reliable GNSS data and products, openly and readily available to all. Promote universal acceptance of IGS products, standards and conven

50、tions. Continuously innovate by attracting leading-edge expertise and pursuing challenging projects and ideas. Seek and pursue new growth opportunities while responding to changing user needs.,2024/3/22,60,,Sustain and

51、 nurture the IGS culture of collegiality, openness, inclusiveness, and cooperation. Maintain a voluntary organization with effective leadership, governance, and management.,2024/3/22,61,,4.3.3 Data & products Track

52、ing data (daily RINEX files) (Global) Navigation message files (broadcast messages of tracking stations) Meteorological Files and Summary files GPS satellite ephemerides  Earth rotation parameters  IGS tra

53、cking station coordinates and velocities  GPS satellite and IGS tracking station clock information  Zenith path delay estimates,2024/3/22,62,,4.3.4 IGS組織主要由以下幾部分組成：1) 跟蹤站網(wǎng)（Tracking Stations）IGS跟蹤站網(wǎng)由全球24小時(shí)全天

54、候觀測(cè)的GPS跟蹤站組成，IGS跟蹤站劃分為全球跟蹤站（Global Sites）、區(qū)域跟蹤站（Regional Sites）和地方跟蹤站（Local Sites）。建立連續(xù)觀測(cè)跟蹤站網(wǎng)的目的是計(jì)算衛(wèi)星軌道，確定地球參考框架及地球自轉(zhuǎn)參數(shù)等。,2024/3/22,63,,There are 382 stations as of 3 Apr 2006. Each station is assigned a 4-character site

55、 ID. The raw station data is converted to RINEX format and accessed through Internet.,2024/3/22,64,,2)操作中心(Operational Centers) 該中心負(fù)責(zé)一個(gè)地方跟蹤站網(wǎng)的運(yùn)作，進(jìn)行GPS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換，以及為網(wǎng)內(nèi)各跟蹤站提供管理和技術(shù)支持。 3）數(shù)據(jù)中心(Data Centers) 全球數(shù)據(jù)中心（Global

56、Data Center）主要任務(wù)是為分析中心及外部用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)。包括：CDDIS: Crustal Dynamics Data Information SystemSIO : Scripps Institution of Oceanography IGN : Institut Geographique National,2024/3/22,65,,區(qū)域數(shù)據(jù)中心（Reginal Data Center）區(qū)域數(shù)據(jù)中心的目

57、的是從數(shù)個(gè)地方數(shù)據(jù)中心收集數(shù)據(jù)，滿足本區(qū)域的需求，減少數(shù)據(jù)傳輸流量，并且將數(shù)據(jù)傳輸至全球數(shù)據(jù)中心，包括：BKG : Bundesamt fuer Kartographie und GeodaesieAUSLIG: Australian Surveying and Land InformationNRCAN : Natural Resources of CanadaGODC (formerly CIGNET): Geoscienc

58、e Laboratory, NOAA JPL: Jet Propulsion Laboratory,2024/3/22,66,,地方數(shù)據(jù)中心（Local Data Center）地方數(shù)據(jù)中心與跟蹤站直接相聯(lián)系，他們的任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、壓縮數(shù)據(jù)、備份數(shù)據(jù)及傳輸數(shù)據(jù)至區(qū)域數(shù)據(jù)中心。 4）分析中心 (Analysis Centers)分析中心每天的基本任務(wù)是從全球數(shù)據(jù)中心獲取GPS跟蹤站觀測(cè)數(shù)據(jù)，獨(dú)立地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，估計(jì)

59、得到GPS衛(wèi)星軌道、地球自轉(zhuǎn)參數(shù)和站坐標(biāo)及其速度，并將各自的分析成果返回給數(shù)據(jù)中心。分析中心包括NRCan、GFZ、JPL、CODE、ESA、SIO和NGS等七個(gè)。,2024/3/22,67,,5）協(xié)調(diào)分析中心（Analysis Centers Coordinator）協(xié)調(diào)分析中心負(fù)責(zé)監(jiān)督分析中心的工作，并且對(duì)各個(gè)分析中心的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量分析、評(píng)價(jià)，最后進(jìn)行加權(quán)平均，得到最終的IGS產(chǎn)品。并在數(shù)據(jù)采集后十天內(nèi)，發(fā)送給IGS數(shù)據(jù)中心和IG

60、S中心局信息系統(tǒng)CBIS。6）中心局(Central Bureau) 中心局主要負(fù)責(zé)IGS日常工作，包括組織會(huì)議，制定標(biāo)準(zhǔn)及出版相關(guān)出版物等。由中心局維護(hù)的中心局信息系統(tǒng)CBIS，包含IGS的各種產(chǎn)品和信息，設(shè)有web網(wǎng)站和ftp服務(wù)器。位于法國(guó)巴黎的全球數(shù)據(jù)中心IGN設(shè)有其ftp服務(wù)的鏡像站。用戶通過(guò)web網(wǎng)站或ftp服務(wù)器都可以訪問(wèn)IGS跟蹤站數(shù)據(jù)及IGS軌道產(chǎn)品。,2024/3/22,68,,4.3.5 獲取IGS觀測(cè)數(shù)據(jù)和產(chǎn)

61、品1) 文件命名規(guī)則The tracking data is made available in daily RINEX files. All tracking sites generate at least a daily RINEX observation and navigation message file. The files are organized by type, year, day of year, GPS w

62、eek, day of week, site ID.,2024/3/22,69,,,2024/3/22,70,,Observation Files Naming conventionsssssdddf.yyD.Z, ssssdddf.yyO.Z (ftp://garner.ucsd.edu/pub/rinex/)Navigation Message Files Naming conventions ssssdddf.yyN.Z (

63、ftp://garner.ucsd.edu/pub/nav/)Global Navigation Message File brdcdddf.yyN.Z (ftp://cddisa.gsfc.nasa.gov/pub/gps/gpsdata/brdc/)Convert software between .yyD and .yyO:CRX2RNX.exe and RNX2CRX.exe(ftp://igscb.jpl.nasa.

64、gov/pub/software/RNXCMP_2.4.2/dos/exe_win2000/),2024/3/22,71,,2) How to Access IGS Tracking DataIdentification of the Tracking Siteshttp://igscb.jpl.nasa.gov/network/allmaps.htmlData DownloadConnect to the center by

65、ftp or http and download the files. For example:ftp://garner.ucsd.edu/pub ftp://cddisa.gsfc.nasa.gov/pub/gps/gpsdataftp://igs.ensg.ign.fr/pub/igs/ ftp://igscb.jpl.nasa.gov/pub/product/Example: wuhn0230.05o

66、, wuhn0230.05n,2024/3/22,72,,3）Download Precise Ephemerishttp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/product/igs13170.sp3 (3 Apr. 2005)4) GPS Calendar for March, 2008,2024/3/22,73,5 ITRF框架坐標(biāo)的傳遞,方法：與IGS連續(xù)運(yùn)行跟蹤站的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合處理，得到待求點(diǎn)與IGS站

67、之間的準(zhǔn)確的基線向量，從而求得測(cè)區(qū)內(nèi)一點(diǎn)的ITRF坐標(biāo)，再以該點(diǎn)作為已知點(diǎn)進(jìn)行控制網(wǎng)平差，得到全部其他點(diǎn)的ITRF坐標(biāo)。特殊性：由于在我國(guó)IGS站較少，測(cè)區(qū)與IGS站的距離往往很長(zhǎng)，甚至達(dá)到1000km以上，解算這種超長(zhǎng)基線，一般需要特殊軟件，我國(guó)用的較多的是Gamit.應(yīng)用實(shí)例(某工程控制網(wǎng)),2024/3/22,74,,,2024/3/22,75,,WUHN -2267749.4617 5009154.2928 3221290.

68、6716BJFS -2148744.1162 4426641.2776 4044655.8947LHAS -106938.0821 5549269.5274 3139215.8675SHAO -2831733.5363 4675665.9494 3275369.397900G2 -2081460.5626 5097545.5610 3208420.9766 0.31

69、 0.55 0.37,2024/3/22,76,,,2024/3/22,77,,,2024/3/22,78,為什么要用GAMIT(1),在國(guó)家GPS控制網(wǎng)和城市GPS骨架網(wǎng)中, 網(wǎng)的邊長(zhǎng)在幾十至幾百公里之間, 要求精度達(dá)到10-7或更高；10-7～10-9的邊長(zhǎng)相對(duì)精度和毫米級(jí)的點(diǎn)位絕對(duì)精度測(cè)定地殼形變、板塊運(yùn)動(dòng)、地球自轉(zhuǎn)和極移 ；精度要求是一般的商用軟件系統(tǒng)所不能達(dá)到的, 因