基于2000國(guó)家大地坐標(biāo)系的中國(guó)大陸速度場(chǎng)獲取

謝方　程傳錄　王斌　馬新瑩　王文利　丁黎　劉璐　李春曉

摘要：2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）不具備速度場(chǎng)信息，不能完整表述中國(guó)地心坐標(biāo)參考框架的動(dòng)態(tài)性和現(xiàn)勢(shì)性，因此，有必要基于CGCS2000建立中國(guó)大陸速度場(chǎng)模型。介紹了基于CGCS2000中國(guó)大陸速度場(chǎng)獲取的方法；利用2000～2010年國(guó)家GPS連續(xù)運(yùn)行站及國(guó)際IGS站的大量重復(fù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲得了高精度GPS連續(xù)運(yùn)行站點(diǎn)位成果及速度場(chǎng)成果，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)位水平方向的精度優(yōu)于±2 mm，垂直方向的精度優(yōu)于±3 mm；速度場(chǎng)南北方向精度優(yōu)于每年±1.6 mm，東西方向精度優(yōu)于每年±1.8 mm；研究了11年來(lái)國(guó)家GPS連續(xù)運(yùn)行站的變化趨勢(shì)及變化量，獲得了各個(gè)站點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并與中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)重合點(diǎn)進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)其差異較小，證明了計(jì)算結(jié)果的可靠性和可行性，說(shuō)明CGCS2000為速度場(chǎng)模型的建立可提供高精度數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：2000國(guó)家大地坐標(biāo)系；速度場(chǎng)；GPS連續(xù)運(yùn)行站；基線解算；網(wǎng)平差；時(shí)間序列

中圖分類(lèi)號(hào)：P228文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）于2008年7月1日正式啟用，其參考框架為ITRF97，歷元為2000.0[15]。已建成的2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)是CGCS2000[6]的成果，不具備速度場(chǎng)信息，無(wú)法反映中國(guó)地殼水平運(yùn)動(dòng)年變化量，不能完整表述中國(guó)地心坐標(biāo)參考框架的動(dòng)態(tài)性和現(xiàn)勢(shì)性，也不能滿(mǎn)足廣大用戶(hù)高精度定位的需要[7]。中國(guó)高精度、實(shí)用性強(qiáng)的大陸速度場(chǎng)是維持CGCS2000穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性和精確性的保障，為大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)、地學(xué)研究等提供基礎(chǔ)信息，是適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而亟待解決的一項(xiàng)重大課題。大量速度場(chǎng)數(shù)據(jù)的獲取處理勢(shì)在必行。國(guó)際IGS站在中國(guó)及周邊地區(qū)已經(jīng)建立了很多，可以作為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的起算點(diǎn)。目前，GPS技術(shù)已經(jīng)成為最為快捷的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)獲取方法。

筆者詳細(xì)介紹了中國(guó)大陸速度場(chǎng)數(shù)據(jù)的獲取與處理過(guò)程。其原則為：采用美國(guó)麻省理工學(xué)院研制的高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件GAMIT/GLOBK進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[8]，并利用地學(xué)繪圖軟件GMT繪制速度場(chǎng)矢量圖[9]；考慮到數(shù)據(jù)處理工作量及計(jì)算空間，收集2000年年積日為001～060、2005年年積日為001～060、2010年年積日為001～060的國(guó)內(nèi)GPS連續(xù)運(yùn)行站及國(guó)際IGS站的相關(guān)數(shù)據(jù)；基于CGCS2000，需將起算點(diǎn)轉(zhuǎn)換至與CGCS2000相一致的國(guó)際參考框架與歷元[1012]；利用GAMIT軟件進(jìn)行基線解算，分析基線質(zhì)量；利用GLOBK軟件進(jìn)行三維約束平差，獲取點(diǎn)位坐標(biāo)及速度場(chǎng)值；進(jìn)行點(diǎn)位成果質(zhì)量評(píng)定，繪制時(shí)間序列圖與速度場(chǎng)矢量圖，獲取點(diǎn)位11年變化趨勢(shì)。獲取的高精度速度場(chǎng)成果可用于建立中國(guó)大陸速度場(chǎng)模型[1322]。

1GPS連續(xù)運(yùn)行站數(shù)據(jù)的收集

為了進(jìn)行試算分析，收集用于起算的GPS連續(xù)運(yùn)行站點(diǎn)21個(gè)和待解算GPS連續(xù)運(yùn)行站點(diǎn)28個(gè)（表1、2）。這些站點(diǎn)是由國(guó)際IGS站及國(guó)內(nèi)GPS連續(xù)運(yùn)行站所組成的（圖1）。

2數(shù)據(jù)處理

2.1數(shù)據(jù)處理流程

數(shù)據(jù)處理流程為：（1）數(shù)據(jù)整理；（2）數(shù)據(jù)預(yù)處

摘要：2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）不具備速度場(chǎng)信息，不能完整表述中國(guó)地心坐標(biāo)參考框架的動(dòng)態(tài)性和現(xiàn)勢(shì)性，因此，有必要基于CGCS2000建立中國(guó)大陸速度場(chǎng)模型。介紹了基于CGCS2000中國(guó)大陸速度場(chǎng)獲取的方法；利用2000～2010年國(guó)家GPS連續(xù)運(yùn)行站及國(guó)際IGS站的大量重復(fù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲得了高精度GPS連續(xù)運(yùn)行站點(diǎn)位成果及速度場(chǎng)成果，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)位水平方向的精度優(yōu)于±2 mm，垂直方向的精度優(yōu)于±3 mm；速度場(chǎng)南北方向精度優(yōu)于每年±1.6 mm，東西方向精度優(yōu)于每年±1.8 mm；研究了11年來(lái)國(guó)家GPS連續(xù)運(yùn)行站的變化趨勢(shì)及變化量，獲得了各個(gè)站點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并與中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)重合點(diǎn)進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)其差異較小，證明了計(jì)算結(jié)果的可靠性和可行性，說(shuō)明CGCS2000為速度場(chǎng)模型的建立可提供高精度數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：2000國(guó)家大地坐標(biāo)系；速度場(chǎng)；GPS連續(xù)運(yùn)行站；基線解算；網(wǎng)平差；時(shí)間序列

中圖分類(lèi)號(hào)：P228文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）于2008年7月1日正式啟用，其參考框架為ITRF97，歷元為2000.0[15]。已建成的2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)是CGCS2000[6]的成果，不具備速度場(chǎng)信息，無(wú)法反映中國(guó)地殼水平運(yùn)動(dòng)年變化量，不能完整表述中國(guó)地心坐標(biāo)參考框架的動(dòng)態(tài)性和現(xiàn)勢(shì)性，也不能滿(mǎn)足廣大用戶(hù)高精度定位的需要[7]。中國(guó)高精度、實(shí)用性強(qiáng)的大陸速度場(chǎng)是維持CGCS2000穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性和精確性的保障，為大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)、地學(xué)研究等提供基礎(chǔ)信息，是適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而亟待解決的一項(xiàng)重大課題。大量速度場(chǎng)數(shù)據(jù)的獲取處理勢(shì)在必行。國(guó)際IGS站在中國(guó)及周邊地區(qū)已經(jīng)建立了很多，可以作為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的起算點(diǎn)。目前，GPS技術(shù)已經(jīng)成為最為快捷的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)獲取方法。

筆者詳細(xì)介紹了中國(guó)大陸速度場(chǎng)數(shù)據(jù)的獲取與處理過(guò)程。其原則為：采用美國(guó)麻省理工學(xué)院研制的高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件GAMIT/GLOBK進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[8]，并利用地學(xué)繪圖軟件GMT繪制速度場(chǎng)矢量圖[9]；考慮到數(shù)據(jù)處理工作量及計(jì)算空間，收集2000年年積日為001～060、2005年年積日為001～060、2010年年積日為001～060的國(guó)內(nèi)GPS連續(xù)運(yùn)行站及國(guó)際IGS站的相關(guān)數(shù)據(jù)；基于CGCS2000，需將起算點(diǎn)轉(zhuǎn)換至與CGCS2000相一致的國(guó)際參考框架與歷元[1012]；利用GAMIT軟件進(jìn)行基線解算，分析基線質(zhì)量；利用GLOBK軟件進(jìn)行三維約束平差，獲取點(diǎn)位坐標(biāo)及速度場(chǎng)值；進(jìn)行點(diǎn)位成果質(zhì)量評(píng)定，繪制時(shí)間序列圖與速度場(chǎng)矢量圖，獲取點(diǎn)位11年變化趨勢(shì)。獲取的高精度速度場(chǎng)成果可用于建立中國(guó)大陸速度場(chǎng)模型[1322]。

1GPS連續(xù)運(yùn)行站數(shù)據(jù)的收集

為了進(jìn)行試算分析，收集用于起算的GPS連續(xù)運(yùn)行站點(diǎn)21個(gè)和待解算GPS連續(xù)運(yùn)行站點(diǎn)28個(gè)（表1、2）。這些站點(diǎn)是由國(guó)際IGS站及國(guó)內(nèi)GPS連續(xù)運(yùn)行站所組成的（圖1）。

2數(shù)據(jù)處理

2.1數(shù)據(jù)處理流程

數(shù)據(jù)處理流程為：（1）數(shù)據(jù)整理；（2）數(shù)據(jù)預(yù)處

摘要：2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）不具備速度場(chǎng)信息，不能完整表述中國(guó)地心坐標(biāo)參考框架的動(dòng)態(tài)性和現(xiàn)勢(shì)性，因此，有必要基于CGCS2000建立中國(guó)大陸速度場(chǎng)模型。介紹了基于CGCS2000中國(guó)大陸速度場(chǎng)獲取的方法；利用2000～2010年國(guó)家GPS連續(xù)運(yùn)行站及國(guó)際IGS站的大量重復(fù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲得了高精度GPS連續(xù)運(yùn)行站點(diǎn)位成果及速度場(chǎng)成果，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)位水平方向的精度優(yōu)于±2 mm，垂直方向的精度優(yōu)于±3 mm；速度場(chǎng)南北方向精度優(yōu)于每年±1.6 mm，東西方向精度優(yōu)于每年±1.8 mm；研究了11年來(lái)國(guó)家GPS連續(xù)運(yùn)行站的變化趨勢(shì)及變化量，獲得了各個(gè)站點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并與中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)重合點(diǎn)進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)其差異較小，證明了計(jì)算結(jié)果的可靠性和可行性，說(shuō)明CGCS2000為速度場(chǎng)模型的建立可提供高精度數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：2000國(guó)家大地坐標(biāo)系；速度場(chǎng)；GPS連續(xù)運(yùn)行站；基線解算；網(wǎng)平差；時(shí)間序列

中圖分類(lèi)號(hào)：P228文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）于2008年7月1日正式啟用，其參考框架為ITRF97，歷元為2000.0[15]。已建成的2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)是CGCS2000[6]的成果，不具備速度場(chǎng)信息，無(wú)法反映中國(guó)地殼水平運(yùn)動(dòng)年變化量，不能完整表述中國(guó)地心坐標(biāo)參考框架的動(dòng)態(tài)性和現(xiàn)勢(shì)性，也不能滿(mǎn)足廣大用戶(hù)高精度定位的需要[7]。中國(guó)高精度、實(shí)用性強(qiáng)的大陸速度場(chǎng)是維持CGCS2000穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性和精確性的保障，為大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)、地學(xué)研究等提供基礎(chǔ)信息，是適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而亟待解決的一項(xiàng)重大課題。大量速度場(chǎng)數(shù)據(jù)的獲取處理勢(shì)在必行。國(guó)際IGS站在中國(guó)及周邊地區(qū)已經(jīng)建立了很多，可以作為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的起算點(diǎn)。目前，GPS技術(shù)已經(jīng)成為最為快捷的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)獲取方法。

筆者詳細(xì)介紹了中國(guó)大陸速度場(chǎng)數(shù)據(jù)的獲取與處理過(guò)程。其原則為：采用美國(guó)麻省理工學(xué)院研制的高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件GAMIT/GLOBK進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[8]，并利用地學(xué)繪圖軟件GMT繪制速度場(chǎng)矢量圖[9]；考慮到數(shù)據(jù)處理工作量及計(jì)算空間，收集2000年年積日為001～060、2005年年積日為001～060、2010年年積日為001～060的國(guó)內(nèi)GPS連續(xù)運(yùn)行站及國(guó)際IGS站的相關(guān)數(shù)據(jù)；基于CGCS2000，需將起算點(diǎn)轉(zhuǎn)換至與CGCS2000相一致的國(guó)際參考框架與歷元[1012]；利用GAMIT軟件進(jìn)行基線解算，分析基線質(zhì)量；利用GLOBK軟件進(jìn)行三維約束平差，獲取點(diǎn)位坐標(biāo)及速度場(chǎng)值；進(jìn)行點(diǎn)位成果質(zhì)量評(píng)定，繪制時(shí)間序列圖與速度場(chǎng)矢量圖，獲取點(diǎn)位11年變化趨勢(shì)。獲取的高精度速度場(chǎng)成果可用于建立中國(guó)大陸速度場(chǎng)模型[1322]。

1GPS連續(xù)運(yùn)行站數(shù)據(jù)的收集

為了進(jìn)行試算分析，收集用于起算的GPS連續(xù)運(yùn)行站點(diǎn)21個(gè)和待解算GPS連續(xù)運(yùn)行站點(diǎn)28個(gè)（表1、2）。這些站點(diǎn)是由國(guó)際IGS站及國(guó)內(nèi)GPS連續(xù)運(yùn)行站所組成的（圖1）。

2數(shù)據(jù)處理

2.1數(shù)據(jù)處理流程

數(shù)據(jù)處理流程為：（1）數(shù)據(jù)整理；（2）數(shù)據(jù)預(yù)處