城市CORS站轉(zhuǎn)換到CGCS2000的技術(shù)研究

劉敏

(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 510060)

城市CORS站轉(zhuǎn)換到CGCS2000的技術(shù)研究

劉敏?

(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 510060)

隨著CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的推廣應(yīng)用，城市CORS系統(tǒng)在基于現(xiàn)有框架和歷元向CGCS2000轉(zhuǎn)換問(wèn)題具有現(xiàn)實(shí)意義。目前很多轉(zhuǎn)換方法都需要聯(lián)測(cè)已有的CGCS2000坐標(biāo)起算點(diǎn)，如果缺少起算點(diǎn)，則很難解決。本文提出了通過(guò)聯(lián)測(cè)已有IGS站，測(cè)定CORS站速度場(chǎng)，基于特定歷元下不同框架間已知的轉(zhuǎn)換系數(shù)，實(shí)現(xiàn)CORS站與CGCS2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系建立。本文基于GZCORS實(shí)例，進(jìn)行驗(yàn)證，討論了技術(shù)可行性。

CGCS2000；CORS；GZCORS

1 引 言

CORS站是實(shí)現(xiàn)和維持城市動(dòng)態(tài)坐標(biāo)框架最先進(jìn)、最實(shí)用的技術(shù)。目前中國(guó)城市建立CORS站坐標(biāo)大多不是基于CGCS2000(基于ITRF97框架，2000.0歷元)。如果不實(shí)施轉(zhuǎn)換，則會(huì)對(duì)實(shí)際點(diǎn)位坐標(biāo)影響較大，同時(shí)隨時(shí)間的推移，差異會(huì)逐漸增大。

城市CORS向CGCS2000轉(zhuǎn)換的技術(shù)路線一般有以下幾種:①城市CORS與省級(jí)CORS站或國(guó)內(nèi)IGS站聯(lián)測(cè)，前提是聯(lián)測(cè)的站點(diǎn)有CGCS2000坐標(biāo)；②與國(guó)家級(jí)GPSA級(jí)或B級(jí)網(wǎng)聯(lián)測(cè)，前提是A級(jí)或B級(jí)網(wǎng)有CGCS2000坐標(biāo)；

為解決城市CORS站坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的實(shí)際需要，本文提出了一種在上級(jí)控制站點(diǎn)沒(méi)有CGCS2000坐標(biāo)情況下將城市CORS向CGCS2000轉(zhuǎn)換的方法，并以廣州CORS為實(shí)例論證。

2 GZCORS概況及速度場(chǎng)確定

廣州市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位城市測(cè)量綜合服務(wù)系統(tǒng)(GZCORS)有8個(gè)連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站、1個(gè)監(jiān)測(cè)站和1個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，將整個(gè)廣州市全市域約8 000 km2范圍全部覆蓋在連續(xù)運(yùn)行的CORS網(wǎng)絡(luò)之中。

在計(jì)算站點(diǎn)坐標(biāo)中引入WUHN、LHAS、KUNM、POL2、PIMO、GUAM等6個(gè)全球IGS站的同期觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用精密星歷進(jìn)行基線解算和整網(wǎng)平差。獲得的坐標(biāo)成果是基于ITRF1993框架、1996.365歷元下的坐標(biāo)。

將現(xiàn)有的ITRF93框架1996.365歷元下的成果轉(zhuǎn)換到ITRF97框架2000.0歷元下，采用這種方式進(jìn)行

圖1 GZCORS系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站位置分布圖

轉(zhuǎn)換必須要知道網(wǎng)中所用各重合點(diǎn)的速度場(chǎng)。本文采用GZCORS站點(diǎn)2011年4月17日～2012年6月17日觀測(cè)數(shù)據(jù)(采樣率15 s)采用BERNESE GPS軟件進(jìn)行單天PPP定位解，精密星歷采用IGS發(fā)布的最終星歷進(jìn)行計(jì)算，獲得各站在ITRF2008框架下的坐標(biāo)序列；獲得坐標(biāo)序列后進(jìn)行時(shí)間序列分析，進(jìn)行粗差剔除等工作，再利用各站的坐標(biāo)序列進(jìn)行各站的三維速度參數(shù)估計(jì)。GZCORS某站點(diǎn)在ITRF2008框架下速度場(chǎng)如表1所示。

GZCORS基準(zhǔn)站ITRF2008框架下三維速度場(chǎng) 表1

測(cè)定站點(diǎn)的速度場(chǎng)模型后，可以對(duì)在同一ITRF框架內(nèi)不同歷元之間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。將1996.365歷元轉(zhuǎn)換至2000.0歷元下坐標(biāo)，計(jì)算公式如下:

X2=X1+(Epoch2-Epoch1)×Vk(1)

式(1)中，X1，X2代表Epoch1，Epoch2歷元下測(cè)站三維坐標(biāo)，Vk為測(cè)站速度。因?yàn)闇y(cè)定的速度場(chǎng)是基于ITRF2008，該數(shù)據(jù)直接用于下一節(jié)第(3)次轉(zhuǎn)換中。

完成歷元的統(tǒng)一后，就可以進(jìn)入基準(zhǔn)框架關(guān)系的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。

3 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換關(guān)系的確定

各框架的轉(zhuǎn)換關(guān)系是基于特定歷元的，表2所示為ITRF2008轉(zhuǎn)換至以往舊框架的轉(zhuǎn)換參數(shù)與速率，本文僅截取了相關(guān)的數(shù)據(jù)，完整的轉(zhuǎn)換參數(shù)文件可以從IERS公布的網(wǎng)站下載:Transfo-ITRF2008_ITRFs.txt。

ITRF轉(zhuǎn)換需要使用到14個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)，即7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)及7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)的速率來(lái)建立不同ITRF框架的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

ITRF2008轉(zhuǎn)換至以往舊框架的轉(zhuǎn)換參數(shù)與速率 表2

要實(shí)現(xiàn)ITRF93，1996.365歷元坐標(biāo)到ITRF97，2000(CGCS2000)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，需要采用如下步驟:

第一步:采用以上第二行(ITRF2008 TO IRRF93，歷元2000.0)，獲得(ITRF93，1996.365)到(ITRF2008，1996.365)的轉(zhuǎn)換參數(shù)(EPOCH=2000.0)。

P(1996.365)=P(EPOCH)+P×(1996.365 -EPOCH)(2)

設(shè)所得的轉(zhuǎn)換參數(shù)為Tx，Ty，Tz，D，Rx，Ry，Rz。

第二步:根據(jù)第一步獲得的轉(zhuǎn)換參數(shù)，獲得ITRF93，1996.365(X)到ITRF2008，1996.365(XS)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。由于該過(guò)程為ITRF2008，1996.365到ITRF93，1996.365轉(zhuǎn)換過(guò)程的逆過(guò)程，故其轉(zhuǎn)換公式為:

第三步:先將ITRF2008，1996.365歷元的坐標(biāo)，采用測(cè)站速度場(chǎng)(在ITRF2008下)信息，將其轉(zhuǎn)換到ITRF2008，2000.0(t=2000.0，t0=1996.365)；

(4)

通過(guò)速度場(chǎng)數(shù)據(jù)帶入計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)在同一ITRF框架內(nèi)不同歷元之間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。將各坐標(biāo)轉(zhuǎn)入統(tǒng)

第四步:將獲得的

，轉(zhuǎn)換參數(shù)直接采用表2第一行參數(shù)

(ITRF2008 TO IRRF97，歷元2000.0)，轉(zhuǎn)換公式如下所示:

第五步:通過(guò)以上轉(zhuǎn)換過(guò)程，得到GZCORS在CGCS2000(ITRF97，2000.0)下的空間直角坐標(biāo)坐標(biāo)。轉(zhuǎn)換后8個(gè)GZCORS坐標(biāo)與原坐標(biāo)的差值如圖2所示，可知X方向偏移是Y，Z兩個(gè)方向偏移量的3倍。

圖2 GZCORS基準(zhǔn)站CGCS2000坐標(biāo)與原坐標(biāo)的差值

4 結(jié) 語(yǔ)

城市建立CORS站坐標(biāo)轉(zhuǎn)入CGS2000(基于ITRF97框架，2000.0歷元)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于確定測(cè)站的速度場(chǎng)信息。本文采用了PPP估算ITRF2008框架下速度場(chǎng)來(lái)統(tǒng)一歷元坐標(biāo)。

在精度要求不高的情況下，又缺乏CORS歷史數(shù)據(jù)，且測(cè)站與IGS測(cè)站在同一板塊，該板塊為嚴(yán)格的板塊，可以用附近IGS站速度場(chǎng)代替轉(zhuǎn)換。如果IGS測(cè)站為ITRF框架點(diǎn)，可以直接從ITRF網(wǎng)站提供的坐標(biāo)文件中下載獲取。

如果要求精度更高，可以采用理論上更加嚴(yán)密的相對(duì)定位方法，該方法需要聯(lián)測(cè)IGS站。采用相對(duì)定位模式，聯(lián)測(cè)IGS站，雖可以直接得到GZCORS在CGCS2000中任意歷元的坐標(biāo)，但工作量太大，而實(shí)質(zhì)上CORS站的維護(hù)也是可以達(dá)到以上目標(biāo)。

采用本文方法可以無(wú)需與IGS站聯(lián)測(cè)，獨(dú)立獲得CGCS2000。但本文提出方法需要城市CORS有較完整的數(shù)據(jù)，同時(shí)需要采用PPP估算速度場(chǎng)，計(jì)算速度場(chǎng)的工作量比較大。

[1] 成英燕，程鵬飛，秘金鐘等.基于現(xiàn)框架下的省市級(jí)CORS站到CGCS2000的轉(zhuǎn)換[J].測(cè)繪通報(bào)，2011(7)：1～4.

[2] 林曉靜，張小紅，郭斐.ITRF2005與CGCS2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法與精度分析[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2010(4)：118～120.

[3] 朱華統(tǒng).常用大地坐標(biāo)系及其變換[M].北京：解放軍出版社，1990.

[4] 孔祥元，梅是義.控制測(cè)量學(xué)(上冊(cè))[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2001.

[5] 程鵬飛，成英燕.2000國(guó)家大地坐標(biāo)系實(shí)用寶典[M].北京：測(cè)繪出版社，2008.

The Research of City CORS Conversion to CGCS2000

Liu Min
(Guangzhou Urban Planning Design＆Survey Research Institute，Guangzhou 510060，China)

With the popularization and application of CGCS2000 national geodetic coordinate system，it has practical significance to solve the conversion of city CORS to CGCS2000 in the existing framework.The existing conversion methods requires the joint coordinates of CGCS2000 starting point.If lack of starting point，the problem is difficult to solve.It presents a jointmeasurement existing IGS stations to the determination of the velocity field of the CORSstations to determine the CORS site speed field in this paper.Conversion factor based on particular epoch different framework known CORS station the existing coordinates transferred CGCS2000.Based on GZCORS instance，discusses how to transform urban CORS to CGCS2000.

CGCS2000；CORS；GZCORS

1672-8262(2013)02-113-03

P228

A

2012—08—13

劉敏(1978—)，男，高級(jí)工程師，注冊(cè)測(cè)繪師，主要從事城市測(cè)繪技術(shù)管理及相關(guān)課題的研究應(yīng)用。