IERS地球参考系统、大地测量常数及其实现

介绍了国际地球自转服务局(IERS,International Earth Rotation Service)所定义的地球参考系统、大地测量常数及其实现,IERS规范(2003)中一些新的内容,特别是IERS采用国际地球参考系统2000(ITRS2000)后的一些新进展。对ITRS2000的实现,即国际地球参考框架2000(ITRF2000)的定义、主要参数、及其应满足的条件进行了研究,重点指出了它和历史上各个ITRFyy的不同、特色及其联系。

现代大地测量参考系统

概述现代大地测量参考系统的定义及不同参考系统之间的关系。主要讨论我国当代大地测量界常使用的 3种用以表示几何位置的参考系统——— 1980年国家大地坐标系、全球大地测量系统 1984(WGS 84)、国际地球参考系统 (ITRS) ,和一种用以表示物理位置 ,高程的参考系统——— 1985年国家高程基准。并讨论大地测量中框架和基准的概念。

国际南极大地参考框架的构建与进展

回顾了南极大地参考框架发展的历史，总结了由国际南极研究科学委员会（SCAR）组织的历次南极地区大地测量观测活动的成果，并结合2007-2008第四次国际极地年（IPY）对南极大地参考框架的前景进行了展望．其中重点介绍了我国对构建南极大地参考框架的贡献。

测定板块运动的空间大地测量方法

本文主要介绍空间大地测量测定板块运动的成果和最新进展并与地质学方法进行了比较，研究结果表明，地质学方法和空间大地方法获得的板块运动参数基本一致，说明板块运动三百多万年来在整体上有较好的确定性，但太平洋板块用空间大地测量方法获得的板块运动速率高于地质学结果，随着空间大地测量的不断发展，用空间大地测量测定精确的全球和区域性板块运行参数已经成为可能。

中国南极地区坐标系统的建设

首先给出常用的几种坐标系,包括空间直角坐标系、大地坐标系、站心坐标系及平面坐标系的定义,然后举例介绍几种常用的大地坐标系统,如WGS72和WGS84,及国际地球参考框架ITRF2000和ITRF2005。简要回顾国际南极大地坐标系统的发展,重点论述中国南极地区大地坐标系统的建立及发展过程。最后,讨论不同坐标系统之间的转换问题。

GPS应用于地球动力学研究的进展

介绍了GPS卫星系统的现代化以及ICS(Ineternational GPS Service)的最新研究成果;重点介绍了GPS技术在地球动力学研究中,包括国际地球参考架的建立与维护,固体地球形变和海平面变化的监测,科学卫星轨道的确定以及全球和中国地壳运动、地球定向参数的监测,GPS在大气研究和气象预报中的最新进展;评述了GPS技术目前存在的问题,包括与SLR测量之间存在的系统偏差、GPS技术本身可能存在的周年变化和GPS卫星天线相位中心的变化。

基于ITRF2000的全球板块运动模型和中国的地壳形变

基于最新的国际地球参考架ITRF2000的速度场构建了一个新的现时板块运动模ITRF2000VEL，比以往用空间测量技术或地质、地球物理资料建立的板块运动模型，更精确和更全面地反映现时全球板块运动的特点。同时发现了ITRF2000存在整体旋转，旋转角动量矢量为（0.12°/m·a,40.2°S,154.4°E），不符合协议地球参考架的定义。以ITRF2000VEL的欧亚板块运动为背景，计算了近10年来建立的中国地壳运动GPS监测网（全国网和部分区域网）和亚太网的300多个GPS测站在ITRF2000框架内的运动速度。给出和研究了中国大陆及周边地区相对于欧亚板块地壳形变的特点，中国大陆地壳形变具有南强北弱，西强东弱的特点。西部具有一致性的北向运动，而东部具有一致性的南向运动。

国际地球参考框架ITRF2020简介与评析

国际地球自转与参考系统服务组织于2022年4月发布了最新的国际地球参考框架ITRF2020(the International Terrestrial Reference Frame 2020)。由于采用了更长的时间序列、更加完善的处理模型和更加优化的处理策略,ITRF2020的精度要优于ITRF2014。相对于ITRF2014,ITRF2020在原点和尺度参数实现策略上有显著改进,并第一次明确给出了季节性信号的原点、尺度和定向,即:(1)采用分段对准策略改进了原点和尺度参数实现方法;(2)分别给出了在地球质量中心和地球形状中心框架下的季节性信号的原点、尺度和定向实现,以及地球质量中心和地球形状中心框架下的谐波参数模型。此外,参与ITRF2020构建的各独立技术的数据处理也有显著进步。首先详细介绍了ITRF2020的4种空间大地测量技术数据处理进展以及技术间组合的技术进步,然后对ITRF2020基准实现进行简要分析,最后对其存在的不足进行初步分析与讨论。

大地坐标框架理论和实践的进展

分4个方面对2006年10月9日德国慕尼黑国际大地测量会议(GRF2006)的主要内容进行了介绍:1)全球大地坐标框架的进展和评估,并指出了最新的国际地球参考框架2005(ITRF2005)的特点;2)区域大地坐标框架,如欧洲、美洲、北美等区域大地坐标框架的现状和进展;3)高程基准的现代化,介绍了美国和欧洲建立现代化高程基准的进展,探讨了全球高程基准统一的途径;4)构建大地坐标框架中的个别问题,如:甚长基线干涉技术和卫星激光测距技术对确定大地坐标框架的作用、如何削弱大地坐标框架点位周期性变化对用户定位的影响、对采用零潮汐系统的改进意见等。

ITRF框架基准在高精度GPS测量中的统一

介绍了ITRF(国际地球参考框架)的建立及不同ITRF框架基准的转换关系,讨论了高精度GPS测量中地面点基准的转换。

全球垂直基准在全球变化研究中的作用

介绍了全球垂直基准 (GVD)在监测与全球变化有关的海平面变化、现今地壳运动中的作用 ,论及GVD与国际地球参考架 (ITRF)的关系 ,对如何建立全球垂直基准及其精度作了讨论。研究表明只要按文中的方法进行卫星激光测距 (SLR)、全球定位系统 (GPS)观测与重力测量 ,则可使全球垂直基准比现今世界各地高程之差约 2m要提高一个数量级。

全球板块运动的无整体旋转约束

从数学角度严格推导出全球板块运动的无整体旋转约束条件,并基于国际地球参考框架2000(ITRF2000)速度场,检验并证明了目前已发表的全球板块运动模型只是近似的无整体旋转约束解.

油气勘探中大地坐标系的特点及其应用

概述大地坐标系的定义及国内外常用大地坐标系的特点,并讨论了它们之间的区别与联系,阐述了大地坐标系在海洋油气勘探领域中的应用。WGS84坐标与CGCS2000坐标之间误差极小,二者在油气勘探中可互用。在今后一段时期内,WGS84仍将是油气勘探中所使用的主要坐标系。

“陆态网络”并址站归心基线精密解算及GNSS基准站数据处理

国际地球参考框架ITRF的解算需要全球导航卫星系统GNSS、甚长基线干涉测量VLBI、人卫激光测距SLR和多普勒卫星定轨和无线电综合定位DORIS技术的观测数据,以及各种技术的并址站归心基线。为了精确确定并址站的空间归心基线及其协方差信息,本文研究了GNSS/VLBI/SLR并址站的解算理论与方法,

分析昆明GPS站相对欧亚板块的运动

利用国际联测和综合处理 ,得到昆明GPS站地壳形变速率每年以( -4 .3± 0 .5)mm下沉趋势 ,水平分别以 3 7.5mm ,方位 1 47°± 1 .°5运动。利用最新国际地球自转服务 (IERS)发布的国际地球参考架ITRF2 0 0 0速度场 ,建立最新反映全球板块模型 ,基于最新的ITRF2 0 0 0地球参考架和欧亚板块的欧拉矢量 ,估计得到昆明站的地壳垂直形变速率为每年 -0 .0 1mm呈下降趋势 ,水平形变速率为每年 ( 8.1± 0 .2 0 )mm ,方位 1 3 7°± 1 .°5;并进一步分别基于几百万年地质地磁模型NNR -NUVEL1A和ITRF96、ITRF97模型的欧亚板块的欧拉矢量 ,得到较一致的结果 ,说明全球板块运动稳定性与模型的可靠性。

赤道直径小于原先测定值

一个国际测量小组最新发现，地球赤道的直径要比原来人们认为的要短。日本信息通信研究机构、国土地理院等机构参与的国际研究小组公布了最新版《国际地球参考框架》。该框架汇编了射电望远镜、全球卫星定位系统的多种数据分析成果。根据计算，地球赤道的直径要比原先测定的数值短5．1毫米。

基于QOCA的GNSS平差方法

对于高精度和长基线GNSS数据处理,QOCA软件能综合不同软件的基线解算成果,实现GNSS网的统一平差。为获取更高精度的GNSS平差成果,在分析固定基准历元平差和基于速度场的瞬时历元平差方法优缺点的基础上,采用QOCA软件的stfilter模块实现全球GNSS网在ITRF2014框架下的统一平差,并采用IGS基准站网的长期累积数据,验证QOCA软件用于全球GNSS网综合平差的精度。结果表明,利用QOCA解算出的ITRF2014框架2010.0历元的坐标和速度场比较准确。

全球高程基准研究进展

建立统一的全球高程基准是国际大地测量科学界的核心目标之一,也是全球尺度地球科学研究、跨境工程应用等的必要基础设施。国际大地测量协会(international geodesy association,IAG)2015年发布了国际高程参考系统的定义,并于2019年提出了建立国际高程参考框架的目标。从全球高程参考系统的理论基础和定义出发,对国际高程参考系统与框架的理论、方法和实际问题开展论述与研究,主要包括全球大地水准面重力位W的确定、基于高阶重力场模型的重力位确定、基于区域重力场建模的重力位确定,并重点论述和分析了IAG组织的科罗拉多大地水准面建模试验和中国2020珠峰高程测量实现国际高程参考系统2项典型案例研究。结果表明,在平坦地区和一般山区,重力大地水准面模型精度能达到1 cm(重力位0.1 m^(2)/s^(2)),即使在珠穆朗玛峰这样的特大山区,也有望达到2~3 cm精度(重力位0.2~0.3 m^(2)/s^(2))。综合典型案例研究结果、观测技术、数据资源和区域分布等因素,提出了建立国际高程参考框架的初步策略,包括IHRF参考站布设、重力位确定方法、数据要求、应遵循的标准/约定和预期精度指标等,展望了光学原子钟与相对论大地测量对于全球高程基准统一的潜在贡献。