我国大陆高精度、高分辨率大地水准面的研究和实施

首先结合高分辨率的 DTM和现有重力资料推算我国局域重力大地水准面 ;然后再和我国 GPS水准所构成的高程异常控制网拟合 ,推算了具有分米级精度 ,1 5′× 1 5′分辨率的我国大陆大地水准面。

2000国家大地控制网的构建和它的技术进步

“2000国家大地控制网”是国家大地测量的重大科学工程项目。它主要包括建立2000国家GPS大地控制网,2000国家重力基本网,以及前者与国家天文大地网的联合平差等,以实现国家3维地心坐标系统的坐标框架。这个项目的主要特点有:①涉及多个学科,如经典和空间大地测量学、天文测量学、重力测量学、近代数据处理理论和技术等;②处理的数据量大、种类多,如2000国家GPS大地控制网有2600多个测点,46000多条独立基线,天文大地网与2000国家GPS大地控制网联合平差所需解算的未知数多达15万个;处理的数据几乎包含了三角测量、导线测量、天文测量、重力测量和GPS测量等各类测量的成果;③所处理数据的施测时间跨度长,如2000国家GPS大地控制网中三个子网的施测时间各不相同,前后从1988年到2000年历时12年,而天文大地网的施测时间是在上一世纪的50至70年代;④处理数据所覆盖的国土面积大,2000国家GPS大地控制网及天文大地网覆盖了我国整个大陆及部分沿海岛屿,而2000国家重力基本网则扩展到香港、澳门以及南沙等地区;⑤处理数据需顾及的因素多,如需分析近70年来我国大陆板块运动、板内运动、局部地壳运动和新旧大地测量基准、新旧天文系统、和不同历元对上述这些大地测量观测数据的影响及其统一归算。本项目的主要技术创新点有以下四个方面:①首次将我国不同部门、不同时期施测的多个平面(2维)和高程(1维)分离的大地控制网通过空间大地测量和数据处理技术,科学的整合为全国统一的整体的国家3维大地控制网,将原来大地测量中所采用分离的几何与物理参数,进行了科学的统一的整合;②首次将我国非地心大地坐标框架整体的科学的转换为地心大地坐标框架;③首次将我国大地坐标框架的地心坐标精度由±5 m提高15倍,达到了±0.3 m;将我国重力基本点的精度由±25×10-8ms-2提高近4倍,达到了±7×10-8ms-2;④首次将海量数据由原来采用的最小二乘平差经典数据处理技术提高为最小二乘平差,抗差估计和方差分量估计相结合的现代数据处理技术,提高了成果的精度和可靠性。

中国新一代高精度、高分辨率大地水准面的研究和实施

采用移去恢复技术 ,利用我国高分辨率DTM和重力资料推算我国大陆重力大地水准面 ;然后再和我国GPS水准所构成的高程异常控制网拟合 ,推算了具有dm级精度、15′× 15′分辨率的我国大陆大地水准面。利用全国地壳运动监测网络的 80余个高精度GPS水准点进行外部检核 ,检核结果证实和原设计精度完全一致 ,即该大陆大地水准面的绝对精度 ,在东经 10 2°以东高于± 0 .3m ,在东经 10 2°以西、北纬 36°以北为± 0 .4m ,36°以南为± (0 .4～ 0 .6 )m。利用卫星测高数据计算垂线偏差 ,反解我国海域大地水准面。为了检核 ,由测高垂线偏差反演为重力异常 ,与海上万余点船测重力值进行了外部检核 ;同时用上述反演的重力异常推算大地水准面 ,与直接解得的相应结果进行比较作为内部检核。由重力和GPS水准数据推算的上述大陆大地水准面 ,和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准面 ,二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差。顾及这一现象并结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际 ,研究提出了扩展拼接技术 ,即在沿海选取部分陆海毗邻的局部地区 ,在这局部地区内 ,陆地用实测平均重力格网数据 ,海洋用测高平均重力格网数据 ,统一推算这陆海局部重力大地水准面。

全国及部分省市地区高精度高分辨率似大地水准面的研究和实施

结合我国重力和地形资料及国内外较优的重力场模型,研制适合我国重力场特征的360阶重力场模型WDM94;建立中国新一代分米级似大地水准面CQG2000,包括建立新的以GPS/水准为基础的高程异常控制网、利用海洋卫星测高数据计算海洋大地水准面、陆地重力似大地水准面的研制及陆海似大地水准面的拼接等;研制江苏省、海南省、深圳市、大连市、南京市及"南水北调"西线工程具有厘米级精度的局域似大地水准面模型;结合GPS技术和高精度似大地水准面模型,研制GPS测图软硬件一体化系统。本研究项目获得2004年度国家科技进步二等奖。

中国似大地水准面

采用移去 恢复技术 ,利用我国高分辨率DTM和重力资料推算我国大陆重力大地水准面 ;然后再和我国GPS水准所构成的高程异常控制网拟合 ,推算具有分米级精度 ,1 5′× 1 5′分辨率的我国大陆大地水准面。利用全国地壳运动监测网络的 80余个高精度GPS水准点进行外部检核 ,检核结果证实和原设计精度完全一致 :即该大陆大地水准面的绝对精度 ,在东经1 2 0°以东 ,高于± 0 .3m ,在东经 1 2 0°以西 ,北纬 3 6°以北 ,± 0 .4m ,3 6°以南 ,± (0 .4～ 0 .6 )m。利用卫星测高数据计算垂线偏差 ,反解我国海域大地水准面。为了检核 ,由测高垂线偏差反演为重力异常 ,与海上万余点船测重力值进行了外部检核 ;同时将上述反演的重力异常推算大地水准面 ,与直接解得的相应结果进行比较作为内部检核。由重力和GPS水准数据推算的上述大陆大地水准面 ,和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准面 ,二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差。顾及这一现象和结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际 ,研究提出了扩展拼接技术 ,即在沿海选取部分陆海毗邻的局部地区 ,在这局部地区内 ,陆地用实测平均重力格网数据 ,海洋用测高平均重力格网数据 ,统一推算陆海局部重力大地水准面。然后利用这一局部大地水准面的陆?

迈入新千年的大地测量学——第22届IUGG大会有关大地测量部分的技术总结

本文较系统地介绍了１９９９年７月在英国伯明翰举行的第２２届ＩＵＧＧ大会反映出来的大地测量的最新进展情况。全文共分４个部分：卫星定位技术的新进展，地球重力场的研究进展，地球动力学的新进展及大地测量理论与方法新进展。对其中若干领域，还提出我国今后发展的建议。

全国及部分省市地区高精度、高分辨率大地水准面的研究及其实施

结合我国重力和地形资料及国内外较优的重力场模型,研制了适合我国重力场特征的360阶重力场模型WDM94,建立了中国新一代包括全部陆海国土的dm级(似)大地水准面CQG2000,建立了中国以GPS/水准为基础的高程异常控制网,利用海洋卫星测高数据进行我国海洋大地水准面的计算、我国陆地重力(似)大地水准面的研制及我国陆海(似)大地水准面的拼接;研制了江苏省、海南省、深圳市、大连市、南京市及南水北调西线工程具有cm级精度的省市地区(似)大地水准面模型;结合GPS技术和高精度(似)大地水准面模型,研制了GPS测图软硬件一体化系统。

我国海域大地水准面的计算及其与大陆大地水准面拼接的研究和实施

研究和实施了由卫星测高数据计算垂线偏差 ,用莫洛金斯基 (Molodensky)公式反演大地水准面高 ,由此求得我国海域大地水准面高 .为了检核 ,将测高垂线偏差利用逆维宁迈纳斯 (VeningMeinesz)公式反演重力异常 ,与海上船测重力值进行了外部检核 ;同时还用司托克斯 (Stokes)公式 ,将上述反演的重力异常计算大地水准面高 ,与莫洛金斯基公式直接解得的相应结果进行比较作为内部检核 .在积分计算中充分应用了FFT的严格公式 .由重力和GPS水准数据确定的陆地大地水准面 ,和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准面 ,二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差 ,本文分析了产生这一现象的主要原因 ,并结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际 ,提出了新的拼接技术 ,最后将拟合参数校正中国全部海域的重力大地水准面 ,以最大限度地削弱拼接点和制约测高海洋大地水准面可能存在的系统误差 .

在嫦娥一号探月工程中求定月球重力场

月球重力场制约着近月外空间物体的运动,同时环月飞行器的运动也反映了月球重力场的作用.本文结合我国嫦娥一号探月工程,探讨了利用月球卫星的地面跟踪资料,求定月球重力场的基本理论和方法,分析了环月卫星的轨道高度、地面跟踪采样时间间隔和跟踪精度等对求定月球重力场的影响.若单独利用我国嫦娥一号探月工程的地面跟踪数据,恢复30阶次左右的月球重力场模型是一个比较实际的目标.地面跟踪最好能以75s的时间间隔进行采样,数据连续提供时间应不少于30个昼夜,月球卫星星下点的月面轨迹间距不大于110km .

中国大地测量学发展的若干问题

概述了大地测量学作为测绘基准提供地理信息系统的基础框架作用。回顾了我国大地测量在建立国家平面基准、国家高程基准、国家重力基准等方面的实践 ,介绍了大地测量学当前发展的国际背景 ,提出了我国大地测量学今后的发展方向 ,如建立现代大地坐标框架和现代重力基准的目标和任务 。

2005珠峰高程测定

2005年我国对珠穆朗玛峰高程进行了新的测定,为此在珠峰及其邻近地区开展了大规模的大地测量数据获取和数据处理工作。相对于1975年珠峰测高,2005年在珠峰以北地区的地面控制和珠峰高程测定中采用了GPS技术,采用了雷达探测技术测定珠峰峰顶冰雪覆盖层的深度,利用地球重力场模型、重力和数字地形数据、以及GPS水准等资料,精化珠峰地区的大地水准面,提高了测量珠峰高程和探测峰顶冰雪覆盖层深度的精度和可靠性。由此测得珠峰峰顶雪面正常高为8 846.67 M,珠峰峰顶雪面正高(海拔高)为8 847.93 M,珠峰峰顶岩面正高为8 844.43 M,珠峰峰顶相应点的冰雪层厚度为3.50 M。

关于在中国构建全球导航卫星国家级连续运行站系统的思考

全球导航卫星连续运行站系统可以维持相应地区的高精度、3维、地心、动态坐标框架,提供集约化的定位和导航服务,成为当前国际和国内发展迅速的一项基础设施建设。该系统可以广泛服务于国家大地基准、气象、地球动力学、地学灾害监测以及位置服务等领域。对在中国构建全球导航卫星国家级连续运行站系统提出了方案,并从建设目的、建设原则以及建设方案等方面进行了讨论。

全球导航卫星系统的进展

介绍了全球导航卫星系统(GNSS)以及GPS现代化方面的进展,GLONASS的近况和GALILEO的现状及今后的发展;评述了如何减少电离层和对流层对无线电信号传播的延迟、多路径效应、接收机天线和卫星发射天线相位中心的变化、接收相位的模糊度等因素对卫星定位精度的影响;讨论了GPS单点精密定位(PPP)的优缺点。

月球航天探测和月球测绘

对月球航天探测的主要情况作了回顾,概要介绍月球地形测绘和月球大地测量。首先介绍月球大地测量(Selenodesy)的定义和方法。月球大地测量的特点是它的观测数据绝大部分都要依靠航天探测器或环月、绕月卫星来获取。月球大地测量的内容可以考虑有三个方面:一是在月球上给出一个有确定定义的坐标参考系,并在其中布测一个控制网;二是确定这一月球参考系的大地测量几何和物理常数;三是求定月球的外部重力场。最后概述月球地形测绘的特点。

23届IUGG大会有关大地测量的最新进展

第23届国际大地测量与地球物理联合会综合性学术大会于2003年6月30日至7月11日在日本扎幌举行。介绍了这次大会中有关大地测量的最新发展。主要内容有国家和地区地心参考框架的建设与维护、地球重力场与大地水准面的精密测定、GPS及其应用、大地测量的基本理论与方法、地球动力学研究以及国际大地测量学会通过的新决议。

对我国35年来珠峰高程测定成果的思考

20世纪 6 0年代以来 ,我国曾单独或与外国合作 ,在 1 96 6年 ,1 975年 ,1 992年 ,1 998年及 1 999年对珠穆朗玛峰高程进行了 5次测定 ,开展了大规模的大地测量外业作业、数据处理和科学研究 ,其中包括天文、重力、平面、高程和气象等方面。本文对我国近 35年来的珠峰高程测定的成果和最新进展作分析研究 ,将我国 35年来所精确测定的珠峰峰顶雪面高程值取中数 ,以我国 6 0 (似 )大地水准面为基准面 ,得珠峰海拔高为 8849.0 m± 0 .5 m;若以接近全球高程系统的 EGM96大地水准面为基准面 ,珠峰海拔高为 885 0 .1 m± 0 .5 m。

建设我国现代化测绘基准体系的思考

现代化测绘基准建设要考虑和顾及如三维、高精度、动态、地心等七个方面的特点。在平面基准方面,要采用中国国家2000大地坐标系统,建立国家导航卫星连续运行站网,进一步加密2000国家GPS网,以构建有足够数量和合理分布密度的大地坐标框架点;在高程基准方面,应尽快施测国家三期一等水准网,结合GPS水准和卫星测高技术,精化我国现行CQG2000大地水准面至5′分辨率和厘米量级精度。现代化测绘基准应为用户在我国任何地点、任何时间测定高精度的坐标和高程,提供可靠的地理空间基础框架。

珠峰峰顶雪面高程和全球变暖

我国在 1 966年、1 975年、1 992年、1 998年、1 999年对珠穆朗玛峰高程进行了 5次测定。对我国近 35年来的珠峰高程测定的成果作了分析研究。对 35年来所测定的珠峰峰顶雪面高程呈现持续性下降趋势和相对于全球高程系统的珠峰高程作了初步探讨。

国际大地测量技术的新进展——1997国际大地测量学术会议简介

本文从定位技术与坐标系、重力和大地水准面、地球动力学等３个方面介绍了国际大地测量领域的新动态，以及国内外学者在各自研究领域的成果。

珠穆朗玛峰地区的地壳运动及有关问题的探讨

珠穆朗玛峰位于欧亚板块和印度板块边缘的碰撞地带．近３０年来，中国对珠穆朗玛峰及其北部毗邻地区进行了３次大规模的大地测量，其中包括天文、重力、平面、高程和大气折射等测量工作．根据这些大地测量结果，对该地区地壳的水平和垂直运动进行了定量研究；并对这一板块边缘地区的若干地球动力学问题，诸如碰撞地带地壳运动的特点、板块碰撞和挤压力的不稳定性。张性山谷冰川、地壳厚度等问题进行了探讨．