一种顾及板块运动异向性与局部稳定性的区域参考框架维持方法技术

本发明专利技术提供了一种顾及板块运动异向性与局部稳定性的区域参考框架维持方法，包括如下步骤：步骤一、获取单日区域松弛解；步骤二、进行区域基准站的稳定性分析，均匀选取稳定的特征点；步骤三、进行赫尔默特转换，均匀选取特征点；步骤四、通过对单日区域松弛解进行解析与恢复，构造区域整体法方程；步骤五、综合步骤二、步骤三所述特征点，选取拟稳点；步骤六、引入拟稳点构造的基准条件与法方程联合求解，得到待定点CGCS2000的最小约束解；该法方获得的成果可较好地实现区域参考框架成果的平稳过渡且最大程度保持与观测量图形属性的相似性，有效地解决了由已有成果向新成果过渡的衔接问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种顾及板块运动异向性与局部稳定性的区域参考框架维持方法


[0001]本专利技术属于大地测量
，具体涉及一种顾及板块运动异向性与局部稳定性的区域参考框架维持方法。

技术介绍

[0002]中国是地质构造复杂的区域，板块运动规律在不同区域具有不同的区域特征，总体的表现为同向性与异向性并存，东部区域运动规律特征为明显的同向性，西部区域为异向性与同向性混叠的特征。在区域参考框架维持方面，对速度场模型的时变性与非线性的要求更高，实际上大部分基准站的瞬时位置存在明显的非线性变化，尤其在高程方向，季节性变化尤为明显。已有研究表明，如果基准站的观测时间短于2.5年，在计算线性速度时必须考虑季节性的变化，否则将导致错误的结果，因此对于速度场模型中存在的测站不连续性变化，测站观测时长较短以及技术系统误差引起的问题，都限制了区域参考框架的高精度维持。
[0003]自中国启用CGCS2000坐标系以来，全国各省市逐年逐区域化进行参考框架升级与更新，形成了多套不同时期的成果。由于早期的条件及技术的局限性，全国基准站较少且分布不均匀，同时CGCS2000是以ITRF97为参考框架，2000.0为参考历元的静态参考框架，距今有20余年。由于地壳运动引起的坐标年变化可达数厘米，因此在进行基准维持时，如果依旧采用强约束进行维持，将区域成果转换至框架站所在坐标参考框架时，将使板块运动的不一致性也一并引入连续运行基准站网中，导致框架维持结果产生一定的偏差，尤其在跨区域服务时，不同区域参考框架之间亦会存在不兼容的问题。
[0004]随着国内相关学者对基准维持研究的不断深入、国家基准维持手段的发展，尤其是现代测绘基准体系基础设施建设一期工程后，我国开展了全国 GNSS基准站参考框架维持与监测并发现早期参与CGCS2000参考框架维持的基准站在我国板块运动较大的地区已发生了较大的变化，不再适合采用强约束来进行基准框架维持。自全国卫星导航定位基准站网对全国基准站进行“一张网”维持以来，我国已经形成了最新的、动态的、高精度的CGCS2000 坐标系成果，因此，如何基于离散的短期数据并考虑块体间运动的异向性和块体内部相对稳定性，既顾及已有的不同时期的成果，同时考虑国家最新的 CGCS2000成果，实现区域参考框架坐标变化的平稳过渡是现有区域框架维持需要研究与解决的重点内容。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种顾及板块运动异向性与局部稳定性的区域参考框架维持方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一、获取单日区域松弛解；
[0007]步骤二、通过对单日区域松弛解进行处理，生成单天时间序列，进行区域基准站的稳定性分析，均匀选取稳定的特征点；
[0008]步骤三、通过对单日区域松弛解进行处理，获得CGCS2000结果、ITRF 框架瞬时结果，然后进行赫尔默特转换，均匀选取特征点；
[0009]步骤四、通过对单日区域松弛解进行解析与恢复，构造区域整体法方程；
[0010]步骤五、综合步骤二得到的稳定的特征点、步骤三得到的特征点，选取拟稳点；
[0011]步骤六、引入拟稳点构造的基准条件与法方程联合求解，得到待定点 CGCS2000的最小约束解。。
[0012]需要说明的是，上述步骤二～步骤四的顺序，可以灵活调换，不影响本方法的实现。
[0013]进一步的，所述步骤二中进行区域基准站的稳定性分析，均匀选取稳定的特征点的具体过程是：
[0014][0015]其中，a为初始位置；b为速率；c,d,e和f分别为年、半年周期项系数；g为偏移；h为震后速率变化；k为震后速率衰减模型；v为误差；t
i
为时间；H为阶梯函数，y(t
i
)为单站、单分量坐标序列；
[0016]起算区域基准站的选取应满足四个原则：
①
连续性：测站在近1年内有连续观测；
②
稳定性：站点的坐标时间序列具有稳定“可知”的点位变化速度，稳定性好；
③
高精度：速度场精度应优于3mm/a；
④
平衡性：所选站点尽量均匀分布；
[0017]按照上述原则，选取区域内稳定的、残差变化最小的点作为特征点。
[0018]进一步的，所述步骤三、通过对单日区域松弛解进行处理，获得 CGCS2000结果、ITRF框架瞬时结果，然后进行赫尔默特转换，均匀选取特征点中的转换模型为：
[0019]X
ref
＝(1+D)
·
R
x
(ε
x
)
·
R
y
(ε
y
)
·
R
z
(ε
z
)
·
X
in
+T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0020]式中：X
ref
为参考坐标矩阵；X
in
为待转换坐标矩阵；R
i
(ε
i
)为沿三个坐标轴的欧拉角；T为平移向量矩阵。
[0021]进一步的，所述赫尔默特转换的过程为：
[0022]第一步：整体转换异常点剔除：将获取的所有待定点的松弛解与解算的ITRF框架瞬时结果进行基准转换，分析转换残差，剔除异常站点；
[0023]第二步：局部转换异常点分析：分子区再次进行赫尔默特基准转换，从各区域内选出均匀分布的，转换残差较小且稳定的点作为特征点。
[0024]进一步的，所述步骤四、通过对单日区域松弛解进行解析与恢复，构造区域整体法方程的过程是：
[0025]步骤1、对单日区域松弛解搜索公共跟踪站，对参数进行重排，生成转换矩阵；
[0026]步骤2、恢复法方程流程：
[0027]计算法方程系数：
[0028]计算法方程常数：
[0029]计算二次型：
[0030]其中为输入基线文件中提取的参数估值，为参数的方差协方差矩阵，b为法方程常数，为单位权方差因子；
[0031]步骤3、获取无约束的参数解及法方程：从估计解方差阵中减去约束矩阵，具体表示为：
[0032]N
unc
＝D
est
‑
D
const
ꢀꢀꢀ
(6)
[0033]其中N
unc
为去除先验约束后的法方程，D
est
为估计解得方差阵，D
const
约束矩阵；
[0034]步骤4、采用参数重排生成的转换矩阵改造得到的解，采用参数预消除算法对非公共参数进行消除，得到所有天公共测站的无约束解与法方程。
[0035]进一步的，所述步骤1、对单日区域松弛解搜索公共跟踪站，对参数进行重排，生成转换矩阵具体过程为：
[0036](1)仅有公共参数的重排
[0037]在多个输入文件中仅有公共参数，且公共参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顾及板块运动异向性与局部稳定性的区域参考框架维持方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、获取单日区域松弛解；步骤二、通过对单日区域松弛解进行处理，生成单天时间序列，进行区域基准站的稳定性分析，均匀选取稳定的特征点；步骤三、通过对单日区域松弛解进行处理，获得CGCS2000结果、ITRF框架瞬时结果，然后进行赫尔默特转换，均匀选取特征点；步骤四、通过对单日区域松弛解进行解析与恢复，构造区域整体法方程；步骤五、综合步骤二得到的稳定的特征点、步骤三得到的特征点，选取拟稳点；步骤六、引入拟稳点构造的基准条件与法方程联合求解，得到待定点CGCS2000的最小约束解。2.如权利要求1所述的一种顾及板块运动异向性与局部稳定性的区域参考框架维持方法，其特征在于：所述步骤二中进行区域基准站的稳定性分析，均匀选取稳定的特征点的具体过程是：其中，a为初始位置；b为速率；c,d,e和f分别为年、半年周期项系数；g为偏移；h为震后速率变化；k为震后速率衰减模型；v为误差；t
i
为时间；H为阶梯函数，y(t
i
)为单站、单分量坐标序列；起算区域基准站的选取应满足四个原则：
①
连续性：测站在近1年内有连续观测；
②
稳定性：站点的坐标时间序列具有稳定“可知”的点位变化速度，稳定性好；
③
高精度：速度场精度应优于3mm/a；
④
平衡性：所选站点尽量均匀分布；按照上述原则，选取区域内稳定的、残差变化最小的点作为特征点。3.如权利要求1所述的一种顾及板块运动异向性与局部稳定性的区域参考框架维持方法，其特征在于：所述步骤三、通过对单日区域松弛解进行处理，获得CGCS2000结果、ITRF框架瞬时结果，然后进行赫尔默特转换，均匀选取特征点中的转换模型为：X
ref
＝(1+D)
·
R
x
(ε
x
)
·
R
y
(ε
y
)
·
R
z
(ε
z
)
·
X
in
+T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：X
ref
为参考坐标矩阵；X
in
为待转换坐标矩阵；R
i
(ε
i
)为沿三个坐标轴的欧拉角；T为平移向量矩阵。4.如权利要求1所述的一种顾及板块运动异向性与局部稳定性的区域参考框架维持方法，其特征在于：所述赫尔默特转换的过程为：第一步：整体转换异常点剔除：将获取的所有待定点的松弛解与解算的ITRF框架瞬时结果进行赫尔默特转换，分析转换残差，剔除异常站点；第二步：局部转换异常点分析：分子区再次进行赫尔默特转换，从各区域内选出均匀分布的，转换残差较小且稳定的点作为特征点。5.如权利要求1所述的一种顾及板块运动异向性与局部稳定性的区域参考框架维持方法，其特征在于：所述步骤四、通过对单日区域松弛解进行解析与恢复，构造区域整体法方
程的过程是：步骤1、对单日区域松弛解搜索公共跟踪站，对参数进行重排，生成转换矩阵；步骤2、恢复法方程流程：计算法方程系数：计算法方程常数：计算二次型：其中为输入基线文件中提取的参数估值，为参数的方差协方差矩阵，b为法方程常数，为单位权方...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋光伟，孙洋洋，王盼龙，马新莹，忽巍，
申请(专利权)人：自然资源部大地测量数据处理中心，
类型：发明
国别省市：