《大地测量参考框架》PPT课件.ppt

2019/6/9,1,1 概论,大地基准（Geodetic Datum）：用以代表地球形体的旋转椭球，建立大地基准就是求定旋转椭球的参数及其定向（椭球旋转轴平行于地球的旋转轴，椭球的起始子午面平行于地球的起始子午面）和定位（旋转椭球中心与地球中心的关系）。,2019/6/9,2,大地测量参考系统（Geodetic Reference System）：坐标参考系统、高程参考系统、重力参考系统 1）坐标参考系统：以旋转椭球为参照体建立的坐标系统，分为大地坐标系和空间直角坐标系两种形式。 2）高程参考系统：以大地水准面为参照面的高程系统称为正高，以似大地水准面为参照面的高程系统称为正常高，以旋转椭球面为参照面的高程系统称为大地高。 3）重力参考系统：重力观测值的参考系统 坐标系原点、坐标轴、尺度及其有关计算公式,2019/6/9,3,2019/6/9,4,大地测量参考框架(Geodetic Reference Frame)：是大地测量参考系统的具体实现，是通过大地测量手段确定的固定在地面上的控制网（点）所构建的，分为坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架。（）,2019/6/9,5,国家平面控制网是按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网,含三角点、导线点共 154348个。,2019/6/9,6,国家高程控制网按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网，共有水准点成果114041个，水准路线长度为416619.1公里。,2019/6/9,7,国家重力基本网是确定我国重力加速度数值的参考框架。2000国家重力基本网包括21个重力基准点和126个重力基本点。,2019/6/9,8,2000国家GPS控制网由国家测绘局高精度GPS A、B级网,总参测绘局GPS 一、二级网，中国地壳运动观测网组成,共2609个点。,2019/6/9,9,讨论题： 1 大地基准、坐标系统、参考框架之间的关系。 2 “从整体到局部”的测量原则是如何通过坐标参考框架体现的？ 3 大地原点、水准原点在建立大地测量参考框架中的作用是什么？,2019/6/9,10,参考椭球实例：贝塞尔椭球(1841年)，克拉克椭球(1866年)，海福特椭球(1910年)和克拉索夫斯基椭球(1940年)等,2019/6/9,11,参考椭球大小、定位与定向 选择或求定椭球的几何参数(长半径 a和扁率 ) 确定椭球短轴的指向(椭球定向) 确定椭球中心的位置(椭球定位，建立大地原点）,2019/6/9,12,椭球定向,2019/6/9,13,一点定位：椭球中心位置由大地原点的大地坐标所确定,椭球定位,2019/6/9,14,多点定位：椭球中心位置由一组大地点的大地坐标所确定，大地原点的起算数据按下式求得。,2019/6/9,15,大地原点和大地起算数据 大地原点也叫大地基准点或大地起算点，大地原点的经纬度/大地高/至某一固定点的大地方位角称为大地起算数据。,2019/6/9,16,现代大地测量基准/卫星大地测量基准（几何特征+物理特征）： 总地球椭球（椭球中心与地球质心重合，椭球旋转轴与地球旋转轴重合，椭球的起始子午面与地球的起始子午面重合，在全球范围内椭球面与地球表面最佳拟合） 地球椭球的四个基本常数：地球椭球赤道半径a，地心引力常数GM，地球重力场2阶带谐系数J2（由此导出椭球扁率f, ）和地球自转角速度w。,2019/6/9,17,定义卫星大地测量基准，将涉及到地球重力场模型、地极运动模型、地球引力常数、地球自转速度等。 不同大地测量基准的差异对坐标的影响，可根据公共点的大地观测数据求得，并进而求解出转换模型，实现不同基准下的坐标转换，但由于观测误差的存在，导致转换模型误差，其精度取决于公共点的数量和分布、观测精度、数据处理方法等。,2019/6/9,18,总地球椭球实例：WGS84, GRS80,2019/6/9,19,WUHAN -2267749.162 5009154.325 3221290.762 BEIJING -2148743.784 4426641.236 4044655.935 SHANGHAI -2831733.268 4675666.039 3275369.521 KUNMING -1281255.473 5640746.079 2682880.117 URUMQI 193030.873 4606851.324 4393311.421 LHASA -106937.669 5549269.591 3139215.762,WUHN BJFS SHAO KUNM URUM LHAS,2019/6/9,20,3坐标参考系统,以参考椭球为基准的坐标系，叫做参心坐标系；以总地球椭球为基准的坐标系，叫做地心坐标系。无论是参心坐标系还是地心坐标系均可分为空间直角坐标系和大地坐标系两种，它们都与地球体固连在一起，与地球同步运动，因而又称为地固坐标系，以地心为原点的地固坐标系则称为地心地固坐标系(ECEF)，主要用于描述地面点的相对位置；另一类是空间固定的坐标系，与地球自转无关，称为惯性坐标系或天球坐标系，主要用于描述卫星和地球的运行位置和状态。,2019/6/9,21,坐标系统是由坐标原点位置、坐标轴的指向、尺度和相关的计算模型所定义的。对于地固坐标系，坐标原点选在参考椭球中心或地心；坐标轴的指向具有一定的选择性，国际上通用的坐标系一般采用协议地极方向CTP(Conventional Terrestrial Pole)作为 Z 轴指向，因而称为协议坐标系；尺度采用国际标准长度单位；实现方式为大地测量理论、技术与方法。 地球旋转轴的指向 1)空间指向的变化（岁差、章动） 2)地球旋转轴相对于地球内部结构的变化（极移）,2019/6/9,22,2019/6/9,23,空间指向的变化：岁差(precession),章动(nutation),2019/6/9,24,地球旋转轴相对于地球内部结构的变化：极点的变化(极移, polar motion，国际协议原点CIO) 地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，地极点在地球表面上的位置是随时间而变化的，这种现象称为地极移动，简称极移。某一观测瞬间地球北极所在的位置称为瞬时极，某段时间内地极的平均位置称为平极。,2019/6/9,25,国际天文联合会(IAU)和国际大地测量与地球物理联合会(IUGG)在1967年于意大利共同召开的第32次讨论会上，建议采用国际上5个纬度服务(ILS)站以19001905年的平均纬度所确定的平极作为基准点，通常称为国际协议原点CIO(Conventional International Origin)，它相对于19001905年平均历元1903.0。另外国际极移服务(IPMS)和国际时间局(BIH)等机构分别用不同的方法得到地极原点，与CIO相应的地球赤道面称为平赤道面或协议赤道面。,2019/6/9,26,2019/6/9,27,3.1 1954年北京坐标系,1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃。相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。 椭球参数有较大误差。 参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达67m。 定向不明确,2019/6/9,28,3.2 1980年国家大地坐标系(1980西安坐标系),1980年国家大地坐标系的特点是： 采用1975年国际大地测量与地球物理联合会 (IUGG) 第16届大会上推荐的4个椭球基本参数。 地球椭球长半径 a=6 378 140 m ， 地心引力常数 GM=3.986 0051014m3/s2, 地球重力场二阶带球谐系数J2 =1.082 6310-8, 地球自转角速度 =7.292 11510-5 rad/s 。,2019/6/9,29, 参心大地坐标系是在1954年北京坐标系基础上建立起来的。 椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。 定向明确。椭球短轴平行于地球质心指向地极原点 JYD1968.0的方向 大地原点地处我国中部，位于西安市以北60 km 处的泾阳县永乐镇，简称西安原点。 大地高程基准采用1956年黄海高程系,2019/6/9,30,平差后提供的大地点成果属于1980年西安坐标系，它和原1954年北京坐标系的成果是不同的。这个差异除了由于它们各属不同椭球与不同的椭球定位、定向外，还因为前者是经过整体平差，而后者只是作了局部平差。 不同坐标系统的控制点坐标可以通过一定的数学模型，在一定的精度范围内进行互相转换，使用时必须注意所用成果相应的坐标系统。,2019/6/9,31,3.3 新1954年北京坐标系(BJ54新),新1954年北京坐标系，是在GDZ80基础上，改变GDZ80相对应的IUGG1975椭球几何参数为克拉索夫斯基椭球参数，并将坐标原点(椭球中心)平移，使坐标轴保持平行而建立起来的。,2019/6/9,32,2019/6/9,33,2019/6/9,34,BJ54新的特点是： 采用克拉索夫斯基椭球参数。 是综合 GDZ80和BJ54建立起来的参心坐标系。 采用多点定位，但椭球面与大地水准面在我国境内不是最佳拟合。 定向明确，坐标轴与 GDZ80 相平行，椭球短轴平行于地球质心指向1968.0地极原点的方向 大地原点与 GDZ80 相同，但大地起算数据不同。,2019/6/9,35, 大地高程基准采用1956年黄海高程系。 与 旧BJ54相比，所采用的椭球参数相同，其定位相近，但定向不同。旧BJ54的坐标是局部平差结果，而新BJ54是GDZ80 整体平差结果的转换值，两者之间无全国统一的转换参数，只能进行局部转换。,2019/6/9,36,3.4 地心地固坐标系,地心地固空间直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向格林尼治平均子午面与地球赤道的交点，Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系。 地球北极是地心地固坐标系的基准指向点，地球北极点的变动将引起坐标轴方向的变化。,2019/6/9,37,地心地固大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球面与大地水准面在全球范围内最佳符合，椭球的短轴与地球自转轴重合(过地球质心并指向北极),2019/6/9,38,以协议地极CTP(Conventional Terrestrial Pole)为指向点的地球坐标系称为协议地球坐标系CTS(Conventional Terrestrial System)，而以瞬时极为指向点的地球坐标系称为瞬时地球坐标系。在大地测量中采用的地心地固坐标系大多采用协议地极原点CIO为指向点，因而也是协议地球坐标系，一般情况下协议地球坐标系和地心地固坐标系代表相同的含义。,3.5 协议地球坐标系,2019/6/9,39,20世纪60年代以来，美国和原苏联等国家利用卫星观测等资料，开展了建立地心坐标系的工作。美国国防部曾先后建立过世界大地坐标系(World Geodetic System，简称为WGS)WGS60，WGS66和WGS72，并于1984年开始，经过多年修正和完善，建立起更为精确的地心坐标系统，称为WGS84。,2019/6/9,40,3.6 WGS84世界大地坐标系 WGS84是一个协议地球参考系CTS。该坐标系的原点是地球的质心， Z 轴指向BIH1984.0定义的协议地球极CTP方向，X轴指向BIH1984.0零度子午面和CTP赤道的交点， Y轴和Z、X 轴构成右手坐标系,2019/6/9,41,WGS84坐标系统采用的4个基本参数是： a =6 378 137m GM =3 986 005108m3s-2 C2,0=-484.166 8510-6 =7 292 11510-11rad/s,2019/6/9,42,为了改善WGS84系统的精度，1994年6月，由美国国防制图局(DMA)将其和美国空军(Air Force)在全球的10个GPS跟踪站的数据加上部分IGS站的ITRF91数据，进行联合处理，并以IGS站在ITRF91框架下的站坐标为固定值，重新计算了这些全球跟踪站在1994.0历元的站坐标，更新为WGS84(G730) 1996年，WGS84坐标框架再次进行更新，得到了WGS84(G873) 2004年进一步更新为WGS84(G1150),2019/6/9,43,WGS84的体现与维持,2019/6/9,44,讨论题 1 地球旋转轴的指向变化特点及其与大地测量坐标系的关系。 2 岁差、章动、极移的不同点是什么？ 3 WGS84的Z轴指向哪里？,2019/6/9,45,4 国际地球参考框架ITRF,ITRF（International Terrestrial Reference Frame）是由IERS（International Earth Rotation Service）提供的国际地球参考框架，其构成是基于甚长基线干涉VLBI、激光测月LLR、激光测卫SLR、GPS和卫星轨道跟踪和定位DORIS等空间大地测量技术的观测数据。这些观测数据首先由不同技术各自的分析中心进行处理，最后由IERS中心局（IERS CB）根据各分析中心的处理结果进行综合分析，得出ITRF的最终结果，并由IERS年度报告和技术备忘录向世界发布，提供各方面的应用。,2019/6/9,46,4.1 ITRF系列,IERS CB每年将全球站的观测数据进行综合处理和分析，得到一个ITRF框架，并以IERS年报和IERS技术备忘录的形式发布。自1988年起，IERS已经发布ITRF88，89，90，91，92，93，94，96，97，ITRF2000 ，ITRF2005等全球坐标参考框架。目前，IGS各种轨道产品的坐标参考基准采用的是ITRF2005参考框架。,2019/6/9,47,4.1.1 ITRF2000与其他框架的转换,TRANSFORMATION PARAMETERS AND THEIR RATES FROM ITRF2000 TO PREVIOUS FRAMES SOLUTION T1 T2 T3 D R1 R2 R3 EPOCH Ref. UNITS- cm cm cm ppb .001“ .001“ .001“ IERS Tech. . . . . . . . Note # RATES T1 T2 T3 D R1 R2 R3 UNITS- cm/y cm/y cm/y ppb/y .001“/y .001“/y .001“/y - ITRF97 0.67 0.61 -1.85 1.55 0.00 0.00 0.00 1997.0 27 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF96 0.67 0.61 -1.85 1.55 0.00 0.00 0.00 1997.0 24 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF94 0.67 0.61 -1.85 1.55 0.00 0.00 0.00 1997.0 20 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02,2019/6/9,48,ITRF93 1.27 0.65 -2.09 1.95 -0.39 0.80 -1.14 1988.0 18 rates -0.29 -0.02 -0.06 0.01 -0.11 -0.19 0.07 ITRF92 1.47 1.35 -1.39 0.75 0.00 0.00 -0.18 1988.0 15 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF91 2.67 2.75 -1.99 2.15 0.00 0.00 -0.18 1988.0 12 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF90 2.47 2.35 -3.59 2.45 0.00 0.00 -0.18 1988.0 9 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF89 2.97 4.75 -7.39 5.85 0.00 0.00 -0.18 1988.0 6 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02 ITRF88 2.47 1.15 -9.79 8.95 0.10 0.00 -0.18 1988.0 rates 0.00 -0.06 -0.14 0.01 0.00 0.00 0.02,2019/6/9,49,Transformation Parameters from ITRF2005 to ITRF2000 at epoch 2000.0 T1 T2 T3 D R1 R2 R3 mm mm mm 10-9 mas mas mas 0.1 -0.8 -5.8 0.40 0.000 0.000 0.000,2019/6/9,50,已知wuhn的ITRF2000下1997.0参考历元的坐标(m)及变化率(m/y)为： -2267749.162 5009154.325 3221290.762 -.0325 -.0077 -.0119 求wuhn的ITRF2000下2009年3月19日为参考历元的坐标。,2019/6/9,51,4.1.2 ITRF与WGS84的转换,-Parameters from ITRF90 to WGS84-Doppler realized system: T1(m) T2(m) T3(m) D(ppm) R1(“) R2(“) R3(“) 0.060 -0.517 -0.223 -0.011 0.0183 -0.0003 0.0070 - New realizations of WGS84 based on GPS data, such as WGS84(G730 or G873): These new WGS84 realizations are coincident with ITRF at about 10-centimeter level. For these realizations there are no official transformation parameters. This means that one can consider that ITRF coordinates are also expressed in WGS84 at 10 cm level.,2019/6/9,52,4.2 IERS,/ The IERS was established as the International Earth Rotation Service in 1987 by the International Astronomical Union and the International Union of Geodesy and Geophysics and it began operation on 1 January 1988. In 2003 it was renamed to International Earth Rotation and Reference Systems Service.,2019/6/9,55,IERS的任务主要有以下几个方面： 维持国际天球参考系统(ICRS)和框架(ICRF)； 维持国际地球参考系统(ITRS)和框架(ITRF)； 为当前应用和长期研究提供及时准确的地球自转参数(EOP)。,2019/6/9,56,IERS Products The IERS maintains the following main products: Earth orientation data Conventions International Celestial Reference System International Celestial Reference Frame International Terrestrial Reference System International Terrestrial Reference Frame /iers/publications/tn/tn31/ Geophysical fluids data,2019/6/9,57,ITRF2000 STATION POSITIONS（m) AT EPOCH 1997.0 AND VELOCITIES(m/y) BJFS -2148743.784 4426641.236 4044655.935 -.0444 .0141 -.0013 WUHN -2267749.162 5009154.325 3221290.762 -.0325 -.0077 -.0119,2019/6/9,58,4.3 IGS,4.3.1 HISTORY International Global Positioning System (GPS) Service for Geodynamics (IGS) formally began on 1 January 1994. Due to the expansion of IGS objectives, the name of the service was changed to International GPS Service (IGS) on 1 January 1999. Following further expansion of IGS, integrating data from GLONASS system and planning for the deployment of Galileo system, the name was changed to International Global Navigation Satellite System (GNSS) Service (IGS) on 14 March 2005.,2019/6/9,59,4.3.2 GOALS AND OBJECTIVES The IGS strives to: Provide the highest quality, reliable GNSS data and products, openly and readily available to all. Promote universal acceptance of IGS products, standards and conventions. Continuously innovate by attracting leading-edge expertise and pursuing challenging projects and ideas. Seek and pursue new growth opportunities while responding to changing user needs.,2019/6/9,60,Sustain and nurture the IGS culture of collegiality, openness, inclusiveness, and cooperation. Maintain a voluntary organization with effective leadership, governance, and management.,2019/6/9,61,4.3.3 Data & products Tracking data (daily RINEX files) (Global) Navigation message files (broadcast messages of tracking stations) Meteorological Files and Summary files GPS satellite ephemerides Earth rotation parameters IGS tracking station coordinates and velocities GPS satellite and IGS tracking station clock information Zenith path delay estimates,2019/6/9,62,4.3.4 IGS组织主要由以下几部分组成： 1) 跟踪站网（Tracking Stations） IGS跟踪站网由全球24小时全天候观测的GPS跟踪站组成，IGS跟踪站划分为全球跟踪站（Global Sites）、区域跟踪站（Regional Sites）和地方跟踪站（Local Sites）。建立连续观测跟踪站网的目的是计算卫星轨道，确定地球参考框架及地球自转参数等。,2019/6/9,63,There are 382 stations as of 3 Apr 2006. Each station is assigned a 4-character site ID. The raw station data is converted to RINEX format and accessed through Internet.,2019/6/9,64,2)操作中心(Operational Centers) 该中心负责一个地方跟踪站网的运作，进行GPS原始观测数据的格式转换，以及为网内各跟踪站提供管理和技术支持。 3）数据中心(Data Centers) 全球数据中心（Global Data Center） 主要任务是为分析中心及外部用户提供数据服务。 包括： CDDIS: Crustal Dynamics Data Information System SIO : Scripps Institution of Oceanography IGN : Institut Geographique National,2019/6/9,65,区域数据中心（Reginal Data Center） 区域数据中心的目的是从数个地方数据中心收集数据，满足本区域的需求，减少数据传输流量，并且将数据传输至全球数据中心，包括： BKG : Bundesamt fuer Kartographie und Geodaesie AUSLIG: Australian Surveying and Land Information NRCAN : Natural Resources of Canada GODC (formerly CIGNET): Geoscience Laboratory, NOAA JPL: Jet Propulsion Laboratory,2019/6/9,66,地方数据中心（Local Data Center） 地方数据中心与跟踪站直接相联系，他们的任务是进行数据格式转换、压缩数据、备份数据及传输数据至区域数据中心。 4）分析中心 (Analysis Centers) 分析中心每天的基本任务是从全球数据中心获取GPS跟踪站观测数据，独立地进行数据处理和分析，估计得到GPS卫星轨道、地球自转参数和站坐标及其速度，并将各自的分析成果返回给数据中心。分析中心包括NRCan、GFZ、JPL、CODE、ESA、SIO和NGS等七个。,2019/6/9,67,5）协调分析中心（Analysis Centers Coordinator） 协调分析中心负责监督分析中心的工作，并且对各个分析中心的产品进行质量分析、评价，最后进行加权平均，得到最终的IGS产品。并在数据采集后十天内，发送给IGS数据中心和IGS中心局信息系统CBIS。 6）中心局(Central Bureau) 中心局主要负责IGS日常工作，包括组织会议，制定标准及出版相关出版物等。由中心局维护的中心局信息系统CBIS，包含IGS的各种产品和信息，设有web网站和ftp服务器。位于法国巴黎的全球数据中心IGN设有其ftp服务的镜像站。用户通过web网站或ftp服务器都可以访问IGS跟踪站数据及IGS轨道产品。,2019/6/9,68,4.3.5 获取IGS观测数据和产品 1) 文件命名规则 The tracking data is made available in daily RINEX files. All tracking sites generate at least a daily RINEX observation and navigation message file. The files are organized by type, year, day of year, GPS week, day of week, site ID.,2019/6/9,69,2019/6/9,70,Observation Files Naming conventions ssssdddf.yyD.Z, ssssdddf.yyO.Z (/pub/rinex/) Navigation Message Files Naming conventions ssssdddf.yyN.Z (/pub/nav/) Global Navigation Message File brdcdddf.yyN.Z (/pub/gps/gpsdata/brdc/) Convert software between .yyD and .yyO: CRX2RNX.exe and RNX2CRX.exe (/pub/software/RNXCMP_2.4.2/dos/exe_win2000/),2019/6/9,71,2) How to Access IGS Tracking Data Identification of the Tracking Sites /network/allmaps.html Data Download Connect to the center by ftp or http and download the files. For example: /pub /pub/gps/gpsdata ftp:/igs.ensg.ign.fr/pub/igs/ /pub/product/ Example: wuhn0230.05o, wuhn0230.05n,2019/6/9,72,3）Download Precise Ephemeris /igscb/product/ igs13170.sp3 (3 Apr. 2005) 4) GPS Calendar for March, 2008,2019/6/9,73,5 ITRF框架坐标的传递,方法：与IGS连续运行跟踪站的数据进行联合处理，得到待求点与IGS站之间的准确的基线向量，从而求得测区内一点的ITRF坐标，再以该点作为已知点进行控制网平差，得到全部其他点的ITRF坐标。 特殊性：由于在我国IGS站较少，测区与IGS站的距离往往很长，甚至达到1000km以上，解算这种超长基线，一般需要特殊软件，我国用的较多的是Gamit. 应用实例(某工程控制网),2019/6/9,74,2019/6/9,75,WUHN -2267749.4617 5009154.2928 3221290.6716 BJFS -2148744.1162 4426641.2776 4044655.8947 LHAS -106938.0821 5549269.5274 3139215.8675 SHAO -2831733.5363 4675665.9494 3275369.3979 00G2 -2081460.5626 5097545.5610 3208420.9766 0.31 0.55 0.37,2019/6/9,76,2019/6/9,77,2019/6/9,78,为什么要用GAMIT(1),在国家GPS控制网和城市GPS骨架网中, 网的边长在几十至几百公里之间, 要求精度达到10-7或更高； 10-710-9的边长相对精度和毫米级的点位绝对精度测定地壳形变、板块运动、地球自转和极移 ； 精度要求是一般的商用软件系统所不能达到的, 因此需要一个方便使用的、高精度的GPS 定位软件系统。,2019/6/9,79,为什么要用GAMIT(2),美国麻省理工学院(MIT)等研制的GAMIT/GLOBK软件； 瑞士伯尔尼大学天文研究所研制的BERNESE软件； 美国宇航局(NASA)喷气推进实验室(JPL)研制的GIPSY/OASIS数据处理软件。 这些软件都具有确定GPS卫星轨道的功能，都同时可处理多种型号接收机的观测数据。此外还有JPL的综合处理软件QOCA等,2019/6/9,80,GAMIT的介绍,用来分析GPS载波数据，对一系列参数进行估计。 - 测站的坐标(假定各个历元是不动的) - 卫星轨道参数(初始条件、推估参数、相位中心的偏移) - 地球定向参数(EOP) - 大气延迟参数(Time-dependent 天顶方向和倾斜方向的延迟) - 载波的整周模糊度,2019/6/9,81,GLOBK的介绍,对GPS基线、侧视雷达(SLR)、甚长基线测量(VLBI)数据的进行参数估计；联合这些数据，确立协方差阵来估计其他各种参数 - 测站速度（每个位置以mm/yr的时间积分） - 卫星轨道的调整参数 - EOP参数估计 - 地动方面的参数的估计(co-seismic displacements),2019/6/9,82,GAMIT的发展里程,1970晚期，MIT正在开发GPS接收机时期开始 初始代码起源于1960-1970计算行星星历和VLBI软件 1987 年是Unix系统 1992 年 IGS服务使得开始软件的自动计算处理计划 mid-1990s 完全自动处理，包括IGS持续跟踪站和GPS测量大会站的数据,2019/6/9,83,GAMIT主要模块,Arc (GPS卫星轨道积分) Model - 计算载波的理论值 - 计算载波的相关的部分参数的估值 Autcln - 清理GPS观测数据（粗差剔除）和修复周跳 Solve - 利用最小二乘来进行参数估计 - 计算合适解,2019/6/9,84,GAMIT次要模块,计算GPS卫星的偏航表 海洋潮汐加载系数 - 直接的测站观测值 - 格网的插值 估计钟差模型 - 卫星种的频率差 - 地面钟的模型 载波残差显示 - 按照时间系列 - 按照星空图,2019/6/9,85,GAMIT/GLOBK 数据处理流程图,2019/6/9,86,数据准备,建立工作目录,如处理qingdao的数据就建立目录/qingdao； 在此目录中再以年月日为目录名建立子目录/qingdao/322 同时在这一级建立/qingdao/tables 目录。从相关机构网站上找到对应年和时段的各种信息文件放入tables表中,2019/6/9,87,需要准备的文件(1),GAMIT控制文件 初始卫星轨道 - 广播星历 - IGS站的精密星历（SP3） - GAMIT g-files 地球方向参数(EOP)文件（gdetic.dat） - 在惯性框架下轨道积分 卫星钟文件(J-files) 海洋潮汐文件,2019/6/9,88,需要准备的文件(2),月球和太阳星历表 - 轨道积分 - 地球的固体潮 跳秒文件(UTC 相对GPST 、TAI) 卫星信息文件 测站信息文件 - 坐标是先验估计 - 接收机和天线类型 - 天线高 GPS天线相位中心的模型,2019/6/9,89,数据处理的步骤,1、makexp 程序建立所有准备文件的输出及一些模块的输入文件； 2、makej 程序读取观测文件(RINEX 格式) ,得到用于分析的卫星时钟文件J文件； 3、makex 生成接收机时钟文件K文件和观测文件X文件； 4、ngstot 程序由sp3文件生成星历表文件T文件； 5、建立与执行批处理FIXDRV,2019/6/9,90,GAMIT可操作的控制,测站/时段信息 轨道和测站运动模型 信号传播的模型 周跳修复的控制模型 采样率和估计参数 测站和轨道的先验坐标,2019/6/9,91,原始使用文件,S - receiver type,antenna type and height Guess.rcvant - 将RINEX文件头转换为GAMIT标准格式 L-file - 测站坐标的先验估计 Sestbl. - 时段的控制模型和估计模型 Sittbl. - 测站的细节(特别)控制,2019/6/9,92,S,(a1,2(a4,1x),a16,f7.4,2(1x,f8.4),2(1x,a6),1x,a5,1x,f5.2,1x,i4,1x,i3,1x,i2,6(1x,i2),2x,a) TRCK SITE Station Name Ant Ht Ant N Ant E Rcvr AntCod HtCod Vers Year Doy SN Start Stop BJFS BJFS bei jing 0.0460 0.0000 0.0000 ASHZ12 ATDMCB DHPAB 1.23 2004 310 0 0 0 0 24 0 0 WUHN WUHN Wuhan, China 2.3610 -0.0094 -0.0022 ASHZ12 ATDMCE DHPAB 9.20 2004 310 0 0 0 0 24 0 0 LHAS LHAS CHINA 0.0580 0.0000 0.0000 AO800A TRBROG DHPAB 3.20 2004 310 0 0 0 0 24 0 0 URUM URUM CHINA 0.0460 0.0000 0.0000 AO800A TRBROG DHPAB 3.30 2004 310 0 0 0 0 24 0 0,2019/6/9,93,qingdao/tables/rcvant.dat,文件应包括在GAMIT软件中使用所有接收机和天线的信息。 将rcvant.dat中使用的6个字符代码转换成IGS SINEX标准 在templates目录中,提供从RINEX头信息到6个字符代码一个一一对应。,2019/6/9,94,先验坐标,L-files - 大地纬度B、大地经度L、半径(球体不是椭球) - 单个历元的坐标（没有速度） - 为model和solve模块准备的 Sh_gamit calls gapr_to_l - 可以从GLOBK的apr文件的坐标和速度来创建L-file,2019/6/9,95,Sestbl.controls,位于tables目录下 关键的设置 - 运行model的参数 - solve的参数估计 一些测站的细节信息（sittbl.也包含,但如果冲突的话，sittbl优先）,2019/6/9,96,Sestbl.Primary,卫星约束 - 缺省的是地区后处理IGS星历 - 广播星历 （ 1）习惯的是增加 6个开普勒根数到1 ppm; （2）增加辐射参数(radiation parameters) to 100 分析类型 (0-ITER) -假定先验坐标结果很好,2019/6/9,97,Sestbl.observables,LC_HELP 使用伪距来固定整周模糊度,适合局部GPS网 LC_only 使用载波数据来固定整周模糊度，适合快速、全球GPS网中 L1,L1+L2 - 单频载波相位联合; - 最好对短基线(如带状网) - 电离层影响110 ppm - 对天线类型不统一时，要注意,2019/6/9,98,Autcln 控制,是通过命令文件Autcln.cmd来实现 Autcln Postfit - Y 根据先验的观测数据的噪音模型 - R 如果 Pre-fit 均方根（RMS）太高，就进行迭代 Use N-file - Y 自动计算各个测站的一个高度角的独立观测噪声估计参数 删除autcln的输入 C-files - 控制运行的速度和大小,2019/6/9,99,大气延迟的设置,天顶和倾斜方向的延迟 各个点采用分段连续函数来估计(全面约束) 高斯马尔可夫参数(变化与时间相关) 倾斜参数的个数(全面约束) 在缺省条件下，大多数情况结果教好;如果有比较差的观测条件，这些约束应该松弛。 截止高度角的设置（15度） Autcln 应该设置一致（清理的最小高度小于估计的最小高度）,2019/6/9,100,Model 参数（1）,天线模型 - ELEV 是最普通的 - 当天线类型不统一，该参数重要 潮汐模型(每个控制是一个1 bit) -1 地球潮汐 -2 频率参数根据 K1 -4 极地潮汐 . -8 海潮,2019/6/9,101,Model 参数（2）,EOP 模型的选择 - 一天或12小时的模式 -1 Pole -2 UT1 -4 Use Ray 模型（VLBI 模型