1、精密单点定位技术获取 CGCS2000 坐标的方法中图分类号： TN141.2 文献标识码：A 文章编号： 一引言 当今我们许多的测绘成果需要 CGCS2000 坐标系，而辽宁省内拥有高精度 CGCS2000 成果的控制点少之又少。当测区内需要时要建立 GPS 控制网从远处将成果导入测区，费时费力，提高了作业成本。 本文论述利用单基站 GPS 观测数据及精密星历文件进行解算，获取测站点坐标，并转换到 CGCS2000 下，这样即可以摆脱距离与作业环境的限制，又可以节省时间、人力、物力、财力。 所谓的单基站 GPS，就是利用 IGS（国际 GPS 服务）机构提供的精密星历数据，和 GPS 接收机
2、所观测的数据相结合，解算出测站的精密坐标在转换到 CGCS2000 坐标系。 二IGS 简介 IGS 是国际永久 GPS 服务机构的简称，为全球科研机构及时提供 GPS数据和高精度星历，以支持全球物理学的研究。IGS 正式运营 1994 年 1月，随着时间的推移 IGS 服务范围不断拓宽现已支持多学科的科学研究与发展的需要。 三单点定位的作业流程 技术流程图 1.资料的收集与分析 收集两个以上国家 2000 GPS B 级点，利用高精度双频 GPS 接收机在两个国家 2000 GPS B 级网点上采集 10 小时的数据，同时在 IGS 网站上下载若干个 CORS 站运动速度信息及精密星历、精密
3、钟差文件等。 2.利用 Panda 软件进行精密单点定位解算 精密单点定位解算使用的工具是武汉大学 GPS 研究中心研制的PANDA 软件，由于精密星历属于 ITRF2008 框架下的，因此解算出来的坐标属于 ITRF2008 框架，历元 2013，而 CGCS2000 是 ITRF1997 框架，参考历元是 2000.0 历元，因此我们需进行历元归化与框架转。 3.利用反距离加权法求解测站点的运动速度 反距离加权法又名空间滑动平均法，它是根据近邻点的平均值估计未知点的方法，公式如下所示： 式中， 左边的 Z 为待估值，x 为观测的待估值点；右边的 Z 为区域内位于 x(i)的观测值，D 是样
4、本点之间的距离；n 为参与插值的样本点个数；k 为距离的幂，显著影响着插值的结果，国内外的学者一般取 k=1 或者 k=2 进行插值，k=2 时，该方法称为反距离加权平均法。 4.将坐标归化至 2000.0 历元 根据求得的运动速度，将坐标归化至 2000.0 历元，可用下列公式： 式中，X2、Y2、Z2 为点在 ITRF2008 框架下 2000.0 历元的坐标； X1、Y1、Z1 为点在 ITRF2008 框架下当前历元(即 2013 年)的坐标，Vx、Vy、Vz 为点在 ITRF2008 框架下移动速度(通过(1)式所求)；n 为年数，即 2000 历元至当前历元之间的年数。 5. IT
5、RF2008 框架与 ITRF1997 框架转换 目前最新的精密星历计算的坐标属于 ITRF2008 参考框架，而 ITRF所公布的参考框架转换参数是 ITRF2008 转到 ITRF2005，ITRF2005 转到ITRF2000，ITRF2000 转到 ITRF1997。ITRF2008 与 ITRF1997 之间没有直接的转换参数，需经过间接转换计算，即ITRF2008ITRF2005ITRF2000ITRF1997。转换过程中采用的是布尔沙七参数转换模型，公式如下： 式中 7 个转换参数等于各自基准历元的值加上历元 t0 到转换历元 t的变化量： 7 个转换参数的基准历元值由 IGS
6、提供，具体数值如下表所示： 通常情况下，ITRF2008 参考框架与 ITRF1997 参考框架之间的坐标差值在 2-3cm 之内,经过框架转换后，其结果与真值的比较如下： 四精密单点定位的应用前景 例如在航空摄影时采用的 2 个国家 2000 GPS B 级点进行测试，这 2个点分别是凌源摄区与鞍山摄区航摄地面基站，利用这 2 个地面基站精密单点定位技术解算的成果，与空中 GPS 进行差分解算，解算精度满足规范要求。 航空摄影时，摄区内往往需要布设地面基站，地面基站点需要进行GPS 控制测量，这样必将增加航摄工作量与成本，采用精密单点定位技术，一人观测 12 小时以上，即可获得高精度的基站坐标值，有效的减少了航摄成本。 采用精密单点定位方式，可以节省时间、人力、物力、财力，在仅需要少量控制点的情况下，利用该技术可以避免建立控制网，节省了大量费用。 参考文献：全球定位系统（GPS）测量规范 GB/T1814-2001 测量学李巍主编化学工业出版社出版 误差理论与测量平差王穗辉编辑同济大学出版
