[发明专利]一种快速获得优于5cm精度的CGCS2000坐标方法

说明书

本发明公开了一种快速获得优于5cm精度的CGCS2000坐标方法，具体涉及大地测量技术领域。本发明通过给出了计算平均值的方法，得到1998年至2014年间全国“陆态网络”站点在ITRF2008框架下的坐标，然后使用时间序列分析的方法得到基站速度，最后使用三次样条拟合方法对其中粗差进行探测和剔除，本坐标方法采用欧亚板块的旋转矢量取ITRF2008板块运动模型，计算生成的速度场数据为绝对速度，并已转换至ITRF2014参考框架，因此，该坐标方法深入研究了ITRF坐标转换理论与方法，能够快速获得CGCS2000坐标，研究结果显示，坐标框架之间的差异很小，历元不同是坐标差异的主要原因，利用该坐标方法提出的速度格网法进行坐标转换，精度可达cm级别，能够在工程中广泛应用。

技术领域

本发明涉及大地测量技术领域，更具体地说，本发明涉及一种快速获得优于5cm精度的CGCS2000坐标方法。

背景技术

国际陆地参考框架是由一系列具有3维笛卡尔坐标的地面站点构建而成。 ITRF是国际陆地参考系具体实现的参考系(坐标系)。自ITRF坐标系统诞生以来，已发布多个不同框架(ITRF89，ITRF90，ITRF91，ITRF92，ITRF93，ITRF94，ITRF96，ITRF97，ITRF2000，ITRF2005，ITRF2008，ITRF2014)。

我国从2008年开始推广使用2000国家大地坐标系(CGCS2000)，这是以 ITRF97框架2000.0历元为参考的地心三维坐标系。随着北斗卫星导航定位系统组网完成，CGCS2000坐标系统也开始探索建立全球坐标系统。

利用ITRF框架作为纽带，可以在不同坐标系统之间进行严密的转换。目前，使用最广、影响最大的版本是ITRF2008，在实际工作，基线解算或者网平差中经常遇到不同坐标框架之间的转换，甚至不同历元下坐标比对和转换，导致现有的坐标方法往往难以符合实际使用时所需要达到的严密性，同时其适用的范围受到了极大的限制。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种快速获得优于5cm精度的CGCS2000坐标方法，本发明所要解决的技术问题是：利用ITRF框架作为纽带，可以在不同坐标系统之间进行严密的转换。在实际工作，基线解算或者网平差中经常遇到不同坐标框架之间的转换，甚至不同历元下坐标比对和转换，导致现有的坐标方法往往难以符合实际使用时所需要达到的严密性，同时其适用的范围受到了极大限制的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快速获得优于5cm精度的CGCS2000坐标方法，包括以下步骤：

S1、相同历元下，不同ITRF框架之间的转换有严密的数学公式，遵循空间三维坐标系之间的七参数转换模型，即：平移三参数(Tx、Ty、Tz)、旋转三参数(Rx、Ry、Rz)和缩放参数D七个转换参数。

S2、在历元t时刻，三维空间直角坐标框架转换公式如下：

其中，X，Y，Z表示源ITRF框架下的坐标，XS，YS，ZS表示目标框架下坐标。

在任意历元t时刻下，转换参数获取公式如下：

其中，EPOCH表示框架转换参数参考历元，比如ITRF2008转换其他框架的参考历元是2000.00。P、分别表示历元t时刻的转换参数和参数速率。

S3、测试我国不同区域的4个IGS核心站ITRF2014，2020历元下坐标值转换到ITRF2008，2020历元下，发现相同历元，不同框架坐标偏差很小。

S4、历元转换

同一坐标框架下，不同历元的坐标差异较大，是地壳板块运动造成的，速度场是对某一特定区域板块运动的数学建模，速度场是坐标参考框架维护、坐标转换甚至地壳动力学、地震学研究的重要基础数据，属于严格保密数据。