现代大地测量学的进展
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! 现代大地测量学在确定地面坐标系统和坐标框 架方面的进展
!C $ （MNIO） （M+-） 和国际地面坐标参考框架 国际 +,- 服务 自 M+- 从 $//! 年开始工作以来，就以 MNIO 的某几个站 为它的坐标基准。 M+- 在 $//! 年至 $//( 年以 MNIO/$ 为坐标 的精化 F (* L G
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&’()$. 和 &’()!/// 的坐标转换参数
由于上表中平移参数和旋转参数的误差，对转换后的坐 标可能会引起 @ /: +AA 的误差，对转换后的坐标年移动速率 可能会引起 @ /: ,AA 的误差。由于上表中比例因子的误差， 对转换后的坐标可能会引起 @ /: /$BBC 的坐标比例误差，由 此对转换后的年移动速率可能会引起 @ /: /*BBC 的误差。 !: ! （H01"% ） 世界大地坐标系统 #$"% 的精化 美国 021 采用的坐标系统是 H01"% ，即所“世界大地坐 标系统 #$"% ” 。 之后曾在 #$$+ 年作了 H01"% 在 #$"% 年建立，
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测绘科学
第 !" 卷
基准， #$$% 年以 &’()$! 为坐标基准， #$$* 年至 #$$+ 年中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 以 &’()$, 为坐标基准 - #$$+ 年中期至 #$$" 年 ! 月以 &’()$% 为坐标基准， 从 #$$" 年 , 月 # 日开始使用 &’()$+ ， #$$+ 年 " 月 # 日 开 始 使 用 &’()$. ， 从 !//# 年 后 期 开 始 使 用 &’()!/// 。 &01 一方面以扩展自己的网站和改善这一网站的精度来 因此 &01 网站的计算 支持 &’() 提高自身的精确性和可靠性， 成果已是 &’() 联合解算中的重要组成部分。 &01 另一方面 可以通过与自己网站的 021 联测，向任何非 &01 站以非常有 效的方式提供相应于 &’() 的高精度坐标。 测站最为稠 &’()!/// 是 &’() 系列解算中迄今最为精确， 密的地面坐标参考框架。 它包括了 *// 余个地面点上 "// 余个 观测站 3 有的一个地面点具有多种技术，如 456&，15(，55(， 表#
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考虑将大地位值作为大地测量基本常数
&?0 大地测量基本常数小组认为， H/ 的数值相对比较稳
（0"., ） 标框架为 &’()$% 。 的误差为 @ 与 &’()$% 比较， H01"% 其成果标以 H01"% *EA。!//# 年对 H01"% 进行了再次精化， 3 0##*/ 9
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定， 没有发现它的常期变化， 并独立于潮汐参考系统， 正在蕴 酿是否将这个常数作为今后大地测量基本常数之一
测量则已超过原来经典的研究内容* 将原来所考虑的静态内容 * 在长距离、 大范围、 实时和高精度测量的条件下， 和时 （历元 ） 间 这一因素联系起来。此外， 现代大地测量学提供和处理了涉及原来是地球动力学、 行星学、 大气学、 海洋学、 板块运动学和冰川学等学科所需的信息。现代大地测量学可以并已经涉及多种学科领域，并提供多种学科领域长期 以来很难取得的数值和有可能解决它们相应的困惑* 事实证明现代大地测量学业已形成了学科交叉意义上的一门科 学， 它将更大地影响和促进地球科学、 环境科学和行星科学的发展。 【关键词 】现代大地测量学；坐标框架；重力；天气预报；+,【中图分类号 】,!! 【文献表示码 】. 【文章编号 】$""/ # !("0 （!""( ） "! # """$ # "1
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021， 78(&1 等的观测站 9 。 &’()!/// 是依据这些不同技术所采 集的长期高质量的观测数据解算而得的坐标参考框架。解算 3#9 地 时， 根据不同技术的长处， 确定必须满足的先验条件， 如： 球质心及其移动速率应和绝大部分 15( 观测值的解算结果保 持一致； 3 ! 9 长度比例尺及其变化速率应由 456& 观测值的解 3, 9 算获得， 并也应和大部分 15( 观测值的解算结果保持一致； 定向应和历元为 #$$.: / 的 &’()$. 保持一致， 而定向的变化率 相 对 于 ;;( < ;=4>5#? 模 型 无 净 旋 转 。 综 上 所 述 ， 预 期 &’()!/// 的长期稳定性可保持 #/ 年，其中枢纽站地心坐标的 比例尺的精度好于 @ /: *BBC。 精度好于 @ %AA， 将 &01 站 处 于 &’()$. 的 坐 标 及 其 移 动 速 率 转 换 为 ，其 . 个转换 &’()!/// 的相应值（历元为 !//# 年 . 月 # 日 ） 参数见表 # 。
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比 #$$+ 年 H01"% 3 0##*/ 9 与 &’()!/// 的符合程度在 @ #EA， （0"., ） 的 H01"% 的 @ *EA 精度有了很大提高。 （0"., ） （0##*/ ） 对 H01"% 和 H01"% 进行比较后发现， 前 者主要是比例尺因子存在误差，这可能主要是由于板块运动 模型对站移动速率值的估计误差的累积而形成，经过这次改 善大大减少了点坐标及其移动速率方面的系统误差。 二者 间的坐标转换参数参见表 ! 表!
I* J （0"., ） ， 历元是 #$$.: / ， 采用的坐 一次改进， 标号为 H01"%
数据来推算地心坐标的变动，由于观测数据所对应的时间较 长， 达 !/ 年， 由此所导得的地心坐标变动的时间序列就比较 可靠，在这 !/ 年中地心坐标变动的量级在 # < ,AA。用其他 卫星技术， 如 021， 78(&1 等也可以解算地心坐标的变动。与 上述 15( 结果相比较，其季节数值的变化趋势相当一致，但 在绝对值上， 有时互差达几个 EA。其原因还有待于进一步的 研究 I " J 。
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现代大地测量学的六大特点
（$ ） 经典大地测量学的内容主要涉及三个方面 F $ G ： 几何定
这些测量成果， 必然或必须要以 $" # 0 精度的大地测量数据。 “时间 ” （第四维 ） 作为大地测量学数据中的第四个坐标 ， 否则 高精度和实时测定在不断运动的物质世界中就没有意义。也 就是说大地测量学原来的三个方面的静态内容，在当前实时 和高精度测量的条件下， 必须与它们所相应的时间 & 历元 ) 相 联系。这是现代大地测量学的一个重要特点。 & 1 ) 地心 经典大地测量是在地面上进行， 因此要以较高 精度测定目标的地心三维坐标是很困难的。而现代大地测量 的主体， 即卫星大地测量所测得的定位、 高程、 影像等成果， 都 是以维系卫星运动的地球质心为坐标原点的三维的测量数 据。 因此现代大地测量以地心坐标系为主的这一特点， 是卫星 大地测量自身的物理特性所决定的。 & % ) 学科的融合 现代大地测量学的第六个特点是它的 学术领域的扩大， 以及与其他学科的融合 F ! G 。 过去传统的看法 是，大气折射对所有大地测量中的电磁波测量都是一种误差 源， 是一种自然的制约因素， 而现代大地测量却要利用卫星和 地面站之间， 或卫星和卫星之间的电磁波定位测量技术， 对大 气中的电离层和对流层进行连续的， 密集的测量， 采用求逆技 术， 实时提供大气最主要物理性质的三维综合影像， 这对天气 预报和研究， 电离层预报和研究都有一定作用。 此外现代大地 测量学除了对大气科学的贡献外， 由于它能获得精确的、 大量 的， 在空间和时间方面有很高分辨率的对地观测数据， 因此对 地球动力学、 海洋学、 地质学、 地震学等地球科学的作用也越 来越大。
（!） 求定地 位数据 * 如确定地球形状和大小， 确定点的位置等； （( ） （章动、 球重力场； 测定地球自转 极移和周日长） 。简而言 之， 经典大地测量学研究地球几何形状、 定向及其变化 * 并关 注点的定位、 重力及其变化。在过去的二十年中， 由于空间大 地测量学、 计算机技术和信息技术的飞跃发展， 使经典大地测 量学所涉及的上述三个方面注入了新的内容，形成了现代大 地测量学， 它具有不同于经典大地测量学的六大特点。 & $ ) 长距离， 大范围 现代大地测量学所量测的范围和间 距， 已可以从原来的几十公里扩展到几千公里， 不再受经典大 “视线 ” 地测量中 长度的制约， 现代大地测量学能提供协调一 致的全球性大地测量数据， 例如测定全球的板块运动， 冰原和 冰川的流动， 洋流和海平面的变化等等， 因此过去总在局部地 域中进行的大地测量现在已扩展为洲际的、全球的和星际 的。 & ! ) 高精度 现代大地测量的量测精度相对于经典大地 测量而言， 已提高了 ! 到 ( 个数量级。例如我国天文大地网是 其相对精度约为 (@@H， 而 中国 %" 年代大地测量的最高精度， 目前 +,- 定位的相对精度一般情况下都可以做到"C $@@H。 & ( ) 实时， 快速 经典大地测量的外业观测和内业数据处 理是在有相当时间间隔内完成的两个不同的工序。而现代大 地测量的这两个工序， 几乎可以在同一时间段内完成， 即实时 或准实时地完成。例如对静态或动态目标的实时定位 （ 导 航） ， 对形变的实时监测， 可以准实时测定由于大气和海洋角 动量的变化与地球自转的关系。最近升空的 +I.JK 卫星能 准实时测定由于大气质量的再分布和雪、 冰、 地下水变化所引 起的地球重力场的短暂性变化等等。 & L )“时间维 ” 现代大地测量的第四维是时间或历元。 现代大地测量能提供在合理复测周期内有时间序列的 * 高于 收稿日期： !""! # $! # $%
第 !’ 卷第 ! 期 !""( 年 % 月
测绘科学 -234524 67 -89:4;35< =5> ?=@@35<
A6BC !’ D6C ! E854
现代大地测量学的进展
陈俊勇
& 国家测绘局， 北京 $""’(" ) 【摘 重力值。现代大地 要 】经典大地测量学主要研究地球的几何形状、 定向及其重力场* 并关注在地球上点的定位、
I+ J
（#$$, 年 < !//# 年， 共计 利用 ’ N 2 卫星的 " 年测量数据 ， 研究了全球的大地位值 H。建议以下数值为采用 ##,/* 圈 ） 值 */ D +!+,+"*+: / @ /: *A! G < ! 对 H/ 提出了稍有不同的数值及其变率， 如O */ D +,+,+"**: .* @ /: !#A! G < ! * P / D < /: //$$ @ /: ///.$A! G < ! N F 3!9 式 3 # 9 和式 3 ! 9 中二个 */ 的差别很小， 在凑整误差范围 之内。主要不同是式 3 ! 9 中明确提出了 */ 的变率， 这和公认 的全球变暖和海洋面上升的情况比较一致，但和上面的 &?0 大地测量基本常数小组认为 */ 值不变的看法有所不同。式 3 # 9 认为在过去 " 年中没有发现有统计意义上的平均海洋面 上升， 而式 3 ! 9 则认为平均有 #AA N （ 左右的上升率。 目 F Q P N K） 前比较一致的意见是等 RS?T2， 0(?R> 等卫星对地球重力 场模型有较大改善后， 再考虑这个问题。 目前世界上很多国家通过卫星大地测量技术已对与本国 高程基准相应的 */ 进行了测算
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由于上表中平移参数和旋转参数的误差，对转换后的坐 标可能会引起 @ /: +AA 的误差，对转换后的坐标年移动速率 可能会引起 @ /: ,AA 的误差。由于上表中比例因子的误差， 对转换后的坐标可能会引起 @ /: /$BBC 的坐标比例误差，由 此对转换后的年移动速率可能会引起 @ /: /*BBC 的误差。 !: ! （H01"% ） 世界大地坐标系统 #$"% 的精化 美国 021 采用的坐标系统是 H01"% ，即所“世界大地坐 标系统 #$"% ” 。 之后曾在 #$$+ 年作了 H01"% 在 #$"% 年建立，
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现代大地测量学的进展
陈俊勇
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