CGCS2000參考框架維持、更新理論與方法研究

蔣志浩

1. 武漢大學測繪學院，湖北 武漢 430079； 2. 國家基礎地理信息中心，北京 100830

全球坐標參考框架是發展全球衛星導航系統最具重要性的基礎設施之一，隨著我國北斗衛星導航定位系統全球化應用，對CGCS2000參考框架維持、更新理論與方法提出了新需要。在動態地球的客觀環境中維持我國地心坐標參考框架精確性、動態性、穩定性是我國現代時空基準體系建設的重要組成部分，也是我國社會發展、生態文明、智慧社會和國防建設的重要基礎。

論文以計算獲取的高精度CORS網和大規模GNSS網成果為基礎，以我國自主CGCS2000坐標參考框架的精確性實現、動態性分析、穩定性維持為主線，以CGCS2000坐標參考框架維持和更新中的關鍵技術研究為重點，構建了一套完整的理論體系和有效實現方法。論文主要內容如下：

(1) 對國家CORS網1999年—2016年的連續觀測成果和大規模GNSS網1999年—2013年多期數據進行精細處理，獲取了精度高(坐標分量精度優于±5 mm，速度場精度優于±2 mm/a)，范圍廣(覆蓋了中國大陸)，觀測點數多(1720點)的CGCS2000坐標參考框架成果。

(2) 研究了CGCS2000坐標參考框架與國際地球參考框架的有效連接問題，提出了全球和區域坐標參考框架站選取原則，采用七參數法、監督分類和分級柵格化方法，對全球框架站點選取進行合理、嚴密的分析，為CGCS2000坐標參考框架全球化奠定基礎。

(3) 研究采用負荷格林函數方法定量分析了由質量負荷效應造成的地殼非構造形變，利用衛星對地觀測數據及相關地球物理模型，修正了非構造形變對國家CORS站坐標時間序列的影響。利用主成分空間濾波算法(PCA)提取經質量負荷改正后的CGCS2000坐標參考框架公共誤差(common mode errors , CME)，研究其時空特性。定量分析了非構造形變對CGCS2000坐標參考框架點影響，構建了中國大陸非線性運動參考框架。

(4) 首次將有色噪聲的理論引入了我國CORS站速度估值和實際精度評估中。采用最大似然法定量估計了坐標時間序列中有色噪聲，采用加權最小二乘法處理得到了顧及多種噪聲影響的CGCS2000坐標參考框架站速度估值和實際精度。

(5) 研究了構建全球CGCS2000坐標參考框架的數學模型，證明了二步法和一步法數學模型在一定條件下等價。研究結果可完善我國坐標框架構建的基礎理論體系，對CGCS2000框架的全球化實現提供科學方法。

(6) 研究分析了內部約束理論，以框架轉換參數及其速率變化量最小為標準重新定義框架轉換約束條件，使經過坐標相似變化得到的最優網形和初始網形擬合度達到最高，保證了不同觀測技術參考框架的內在純粹性，可充分發揮不同觀測技術優勢。