“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”并址站歸心基線(xiàn)精密解算及GNSS基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)處理

馬下平

西安科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710054

“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”并址站歸心基線(xiàn)精密解算及GNSS基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)處理

馬下平

西安科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710054

國(guó)際地球參考框架ITRF的解算需要全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS、甚長(zhǎng)基線(xiàn)干涉測(cè)量VLBI、人衛(wèi)激光測(cè)距SLR和多普勒衛(wèi)星定軌和無(wú)線(xiàn)電綜合定位DORIS技術(shù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，以及各種技術(shù)的并址站歸心基線(xiàn)。為了精確確定并址站的空間歸心基線(xiàn)及其協(xié)方差信息，本文研究了GNSS/VLBI/SLR并址站的解算理論與方法，解算出中國(guó)大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)CMONOC(“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”)7個(gè)并址站的空間歸心基線(xiàn)，分析了這些歸心基線(xiàn)對(duì)改善參考框架的作用，并處理了“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”260個(gè)GNSS基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析了中國(guó)大陸最新地殼形變速度場(chǎng)的變化。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：

(1) 擴(kuò)展了附有約束條件的間接平差模型。附有約束條件間接平差中約束方程的未知參數(shù)都會(huì)出現(xiàn)在誤差方程中，當(dāng)在約束方程中引入新的未知參數(shù)時(shí)，需要對(duì)附有約束條件的間接平差的傳統(tǒng)模型進(jìn)行擴(kuò)展。論文采用兩種方法詳細(xì)推導(dǎo)了這種擴(kuò)展模型的參數(shù)估計(jì)和精度評(píng)定公式，并證實(shí)了兩種方法的一致性。

(2) 提出了GNSS/VLBI/SLR并址站歸心基線(xiàn)的整體解法，處理了“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”7個(gè)并址站的數(shù)據(jù)。整體解法是以IGS站為起算點(diǎn)，利用GNSS基線(xiàn)網(wǎng)、地面控制網(wǎng)，以及VLBI與SLR天線(xiàn)的交會(huì)測(cè)量數(shù)據(jù)，建立平面、球面等多種約束條件，并將VLBI與SLR天線(xiàn)旋轉(zhuǎn)中心和垂線(xiàn)偏差作為未知參數(shù)來(lái)求解歸心基線(xiàn)。利用整體解法解算出“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”7個(gè)歸心基線(xiàn)及其方差協(xié)方差矩陣。與分步解法的成果相比，絕大多數(shù)并址站的基線(xiàn)分量差值在1 mm左右；與ITRF2008的結(jié)果相比，基線(xiàn)分量相差最大為-118.7 mm；與不考慮垂線(xiàn)偏差時(shí)的成果相比，基線(xiàn)分量相差最大為6.8 mm；求得的垂線(xiàn)偏差分量最大為30.3″，消除了垂線(xiàn)偏差對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的影響。

(3) 討論了ITRF的綜合解算方法，分析了“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”歸心基線(xiàn)對(duì)ITRF的影響。討論了ITRF中各觀測(cè)技術(shù)的獨(dú)立解與綜合解之間的組合解算方法，引入新的歸心基線(xiàn)時(shí)推導(dǎo)了ITRF組合解算公式。在ITRF2008中引入“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”中長(zhǎng)春、烏魯木齊和昆明3個(gè)并址站的空間歸心基線(xiàn)，重新解算了ITRF2008。結(jié)果顯示：與ITRF2008相比，絕大多數(shù)站點(diǎn)的坐標(biāo)差值都小于10 mm，坐標(biāo)速度差值都小于1 mm/a；絕大多數(shù)站點(diǎn)的水平速度場(chǎng)和垂直速度場(chǎng)與ITRF2008速度場(chǎng)保持一致。其中坐標(biāo)分量差值最大為-243.4 mm，速度分量差值最大為25.7 mm/a。差值較大的站主要集中在與ITRF2008歸心基線(xiàn)差值較大的站點(diǎn)和坐標(biāo)分量中誤差較大的站。

(4) 處理了“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”260個(gè)GNSS基準(zhǔn)站3年多的觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲取了中國(guó)大陸速度場(chǎng)的最新變化。應(yīng)用Bernese軟件處理了“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”260個(gè)GNSS基準(zhǔn)站從2010年1月至2013年8月共3年多的觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲取各基準(zhǔn)站的坐標(biāo)時(shí)間序列。利用擬合模型求得各基準(zhǔn)站的水平方向精度優(yōu)于1 mm/a，垂直方向的精度優(yōu)于2 mm/a，水平方向的速度值大于垂直方向的速度值，且均存在年和半年周期變化。各基準(zhǔn)站的速度表明：中國(guó)大陸水平速度場(chǎng)明顯有著向東運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而且自西向東依次是東北向、正東向、再到東南向漸變的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)。且西藏塊體的速度值最大，最大速度達(dá)到50.1 mm/a，最小為34.5 mm/a；中國(guó)大陸垂直運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)中，大部分地區(qū)的垂直運(yùn)動(dòng)速率較低，且存在較低速率的隆升，少部分測(cè)站存在較低速率的下降。少部分的區(qū)域存在大的隆起和下降現(xiàn)象，隆起速度最大為91.7 mm/a，下降速度最大為45.5 mm/a。

Precise Co-located Baseline Solution and GNSS Data Processing for the Base Stations of CMONOC

MA Xiaping

Xi’an University of Science and Technology, Xi’an 710054, China

his doctoral degree from Tongji University on June 2015，majors in geodetic data processing.

馬下平.“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”并址站歸心基線(xiàn)精密解算及GNSS基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)處理[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2017,46(12)：2043.

10.11947/j.AGCS.2017.20170179.

MA Xiaping.Precise Co-located Baseline Solution and GNSS Data Processing for the Base Stations of CMONOC[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2017,46(12):2043. DOI:10.11947/j.AGCS.2017.20170179.

P228

D

1001-1595(2017)12-2043-01

西安科技大學(xué)博士啟動(dòng)金(2016QDJ005);西安科技大學(xué)培育基金(201714)

2017-04-11

馬下平(1984—)，男，2015年6月畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位(指導(dǎo)教師：沈云中教授)，研究方向?yàn)榇蟮販y(cè)量數(shù)據(jù)處理。

E-mail：celiang0321@163.com