第三章地球参考系与参考框架ppt课件.ppt

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1、地壳形变第三章 地球参考系与参考框架,武汉大学 许才军,地壳形变,1、绪论2、地壳形变测量 3、地球参考系与参考框架4、板块构造学说与活动地块学说 5、地壳运动监测与数据处理 6、地壳应力与应变分析 7、连续形变、应变观测与数据处理 8、地震活动的大地测量研究方法,一、建立大地坐标系的基本原理（椭球定 位、定向的概念 ，坐标系类型及转换关 系 ）（复习）二、参考系统、参考框架和参考基准 三、建立全球最优的协议地球参考架CTRF 四、协议地球参考架的维持 五、ITRF国际地球参考框架及ITRF框架之 间的转换,一、建立大地坐标系的基本原理,1、椭球定位、定向的概念,大地坐标系是建立在一定的大地基

2、准上的用于表达地球表面空间位置及其相对关系的数学参照系，这里所说的大地基准是指能够最佳拟合地球形状的地球椭球的参数及椭球定位和定向。,椭球定位是指确定椭球中心的位置,可分为两类:局部定位和地心定位。局部定位要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合,而对椭球的中心位置无特殊要求；地心定位要求在全球范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合,同时要求椭球中心与地球质心一致或最为接近。,复习,椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向,不论是局部定位还是地心定位,都应满足两个平行条件:,椭球短轴平行于地球自转轴;大地起始子午面平行于天文起始子午面,具有确定参数(长半径a和扁率),经过局部定位和定向,同某一地区

3、大地水准面最佳拟合的地球椭球,叫做参考椭球。 除了满足地心定位和双平行条件外,在确定椭球参数时能使它在全球范围内与大地体最密合的地球椭球,叫做总地球椭球。,参考椭球,无论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地心地固坐标系，主要用于描述地面点的相对位置；另一类是空间固定坐标系与地球自转无关，称为天文坐标系或天球坐标系或惯性坐标系，主要用于描述卫星和地球的运行位置和状态。,参心坐标系:以参考椭球为基准的坐标系,地心坐标系:以总地球椭球为基准的坐标系。,坐标系的类型,参考椭球定位与

4、定向的实现方法,建立（地球）参心坐标系，需进行下面几个工作：,选择或求定椭球的几何参数（长短半径）；,确定椭球中心位置（定位）；,确定椭球短轴的指向（定向）；,建立大地原点。,（地球）参心坐标系,椭球中心O相对于地心的平移参数,三个绕坐标轴的旋转参数（表示参考椭球定向）,参考椭球的定位与定向,选定某一适宜的点K作为大地原点，在该点上实施精密的天文测量和高程测量，由此得到该点的天文经度 ，天文纬度 ，至某一相邻点的天文方位角 和正高,得到K点相应的大地经度 ，大地纬度 ，至某一相邻点的大地方位角 和大地高,大地原点垂线偏差的子午圈分量和卯酉圈分量及该点的大地水准面差距,天文坐标,大地坐标,0,参

5、考椭球定位定向方法,一点定位,一点定位的结果在较大范围内往往难以使椭球面与大地水准面有较好的密合。所以在国家或地区的天文大地测量工作进行到一定的时候或基本完成后，利用许多拉普拉斯点（即测定了天文经度、天文纬度和天文方位角的大地点）的测量成果和已有的椭球参数，按照广义弧度测量方程按 =最小（或 =最小）这一条件，通过计算进行新的定位和定向，从而建立新的参心大地坐标系。按这种方法进行参考椭球的定位和定向，由于包含了许多拉普拉斯点，因此通常称为多点定位法。,多点定位的结果使椭球面在大地原点不再同大地水准面相切，但在所使用的天文大地网资料的范围内，椭球面与大地水准面有最佳的密合。,多点定位,大地测量基

6、准，也叫大地测量起算数据,一定的参考椭球和一定的大地原点起算数据，确定了一定的坐标系。通常就是用参考椭球和大地原点上的起算数据的确立作为一个参心大地坐标系建成的标志。,大地原点和大地起算数据,1954年北京坐标系,建国初期，为了迅速开展我国的测绘事业，鉴于当时的实际情况，将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大边端点的原苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部区一等锁，这样传算过来的坐标系就定名为1954年北京坐标系。1954年北京坐标系归结为：a属参心大地坐标系；b采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；c. 大地原点在原苏联的普尔科

7、沃；d. 采用多点定位法进行椭球定位；e. 高程基准为 1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面； f. 高程异常以原苏联 1955年大地水准面重新平差结果为起算数据。 按我 国天文水准路线推算而得 。,我国大地坐标系,1954年北京坐标系的缺点：椭球参数有较大误差。与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m；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，东部地区大地水准面差距最大+68m。使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响，也对观测元素的归算提出了严格要求；几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。我国在处理重力数据时采用赫尔默特1900年1909年正常重力公式，与这

8、个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球不一致，给实际工作带来麻烦；定向不明确。椭球短轴的指向既不是国际上较普遍采用的国际协议（习用）原点CIO（Conventional International Origin）,也不是我国地极原点；起始大地子午面也不是国际时间局BIH所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算带来一些不便和误差。另外，该坐标系是按局部平差逐步提供大地点成果的，因而不可避免地出现一些矛盾和不够合理的地方。,C80坐标系是在完成全国天文大地网基础上建立的。根据椭球定位的基本原理，在建立C80坐标系时有以下先决条件：（1）大地原点在我国中部，具体地点是陕西

9、省径阳县永乐镇；（2）C80坐标系是参心坐标系，极点采纳我国在1949到1977年 期间36个台站的观测资料归算得到的1968年极原点，即JYD1968.0，起始子午线采纳格林尼治子午线 ；（3）椭球参数采用IUGG 1975年大会推荐的(IAG-75椭球)参数因而可得C80椭球两个最常用的几何参数为：长轴：63781405（m）；扁率：1：298.257 （4）多点定位；椭球定位时按我国范围内高程异常值平方和最小为原则求解参数 （5）大地高程以1956年青岛验潮站求出的黄海平均水面为基准,西安1980（C80）坐标系统1980国家大地坐标系,Geodetic origin,PR China,

10、Triangulation and traverse points,48433,Laplacian points,458,458,Starting lines,467,467,Geodetic network of China (horizontal datum),新1954北京坐标系,将C80大地坐标系的空间直角坐标经过三个平移参数平移变换至克拉索夫斯基椭球中心，椭球参数保持与1954年北京坐标系相同。,问题：Geodetic Reference System 1980 (GRS80 ）与C80有何不同？,Geodetic Reference System 1980 (GRS80),Adop

11、ted by the International Association of Geodesy (IAG) during the General Assembly 1979,f:=1 : 298.257222101,欧勒角,对于二维直角坐标，如图所示，有：,不同坐标系之间的变换,在三维空间直角坐标系中，具有相同原点的两坐标系间的变换一般需要在三个坐标平面上，通过三次旋转才能完成。如图所示，设旋转次序为：,为三维空间直角坐标变换的三个旋转角，也称欧勒角,当两个空间直角坐标系的坐标换算既有旋转又有平移时，则存在三个平移参数和三个旋转参数，再顾及两个坐标系尺度不尽一致，从而还有一个尺度变化参数，共计

12、有七个参数,相应的坐标变换公式为：,上式为两个不同空间直角坐标之间的转换模型(布尔莎模型)，其中含有7个转换参数，为了求得7个转换参数，至少需要3个公共点，当多于3个公共点时，可按最小二乘法求得7个参数的最或是值。,不同空间直角坐标之间的变换,地心地固空间直角坐标系,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赤道的交点，Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系。,地心地固大地坐标系,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，椭球短轴与地球自转轴重合（过地球质心并指向北极），大地纬度，大地经度，大地高。,地球北极是地心地固坐标系的基准指向点，地球北

13、极的变动将引起坐标轴方向的变化。,地心坐标系,以协议地极CIP(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(国际协议原点)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。,协议地球坐标系,直接法,所谓直接法，就是通过一定的观测资料，直接求得点的地心坐标的方法，如天文重力法和卫星大地测量动力法。,间接法,所谓间接法就是通

14、过一定的资料，求得地心坐标系和参心坐标系间的转换参数，而后按其转换参数和参心坐标，间接求得点的地心坐标的方法，如应用全球天文大地水准面差距法以及利用卫星网与地面网重合点的两套坐标建立地心坐标转换参数等方法。,建立地心坐标系的方法,20世纪60年代以来，美苏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(DOD)曾先后建立过世界大地坐标系（World Geodetic System,简称WGS）WGS-60，WGS-66，WGS-72，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WGS-84。,该坐标系是一个协议地球参考系CTS（Convention

15、al Terrestrial System）,其原点是地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极CTP（Conventional Terrestrial Pole）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。,WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值,WGS-84世界大地坐标系,自1987年1月10日之后，GPS卫星星历均采用WGS-84坐标系统。因此GPS网的测站坐标及测站之间的坐标差均属于WGS-84系统。为了求得GPS测站点在地面坐标系（属于参心坐标系）中的坐标，就必须进行坐标系的转换。,以

16、测站为原点，测站的法线（或垂线）为Z轴方向的坐标系称为法线（或垂线）站心坐标系。,垂线站心直角坐标系,以测站P为原点，P点的垂线为z轴（指向天顶为正），子午线方向为x轴（向北为正），y轴与x,z轴垂直（向东为正）构成左手坐标系。(又称站心天文坐标系),站心坐标系,空间任意一点Q相对于P的位置可通过地面观测量-斜距d、天文方位角和天顶距z来确定,垂线站心直角坐标系与地心坐标系之间的换算公式,以测站P为原点，P点的法线为z轴（指向天顶为正），子午线方向为x轴，y轴与x,z轴垂直构成左手坐标系。(又称站心椭球坐标系),法线站心直角坐标系,二、地球参考系与参考框架,参考系统可以认为是为了表示位置坐标而

17、定义的类似于标尺作用的参照物的称谓。例如：若将椭球体看做参照物，则椭球表面的经线、纬线、法线及相应刻度共同构成参考系统；若将3根笛卡儿坐标轴看做参照物品、则坐标中心、坐标轴及其刻度共同构成参考系统。,由于地球是一个非刚体的形变体，建立一个固定于地球的参考系非常复杂，只能定义一个理想的地球参考系。理想参考系(定义)：相对于它地球只存在形变，不存在整体性旋转和平移； 相对惯性参考系（空固系）地球只存在整体性运动， 如地球自转等。在理论上，通常采用无整体旋转条件来实现理想的地球参考系。而实际上很难用物理和数学模型来精确描述地球各种形变，因此至今无法定义一个真正的理想参考系。实用的参考系仍是一种协议地

18、球参考系(Conventional Terrestrial Reference System，CTRS)，即对所建立的参考系的各种方法、参数和模型做出一定的协议。,参考框架参考系统的具体实现 ，用固定在地球上的一组标记及其坐标和其他一些参数间接地表示出参考系统，这组标记即是参考框架。由一组参考点的位置和坐标来具体实现某一协议参考系，这组参考点的位置和坐标构成了一个协议参考框架(Conventional Terrestrial Reference Frame，CTRF)。实现一个地球参考系，就是建立一个与之相应的地球参考架: 1)给出理论定义和协议约定； 2)建立地面观测台站，并用空间大地测量技

19、术进行观测； 3)根据前面对协议地球参考系的一些约定，采用国际推荐的一组模型和 常数，对观测数据进行数据处理，解算出各观测台站在某一历元的站 坐标。即建立一个国际协议地球参考架(ITRF)； 4)对于影响地面台站稳定的各种形变因素进行分析处理，建立相应的时 变模型，以维持该协议地球参考架的稳定。,The International Terrestrial Reference System (ITRS)The International Terrestrial Reference System (ITRS国际地球参考系 ) constitutes a set of prescriptions a

20、nd conventions together with the modelling required to define origin, scale, orientation and time evolution of a Conventional Terrestrial Reference System (CTRS协议地球参考系 ). The ICRS is an ideal reference system, as defined by the IUGG resolution No. 2 adopted in Vienna, 1991. The system is realised by

21、 the International Terrestrial Reference Frame (ITRF) based upon estimated coordinates and velocities of a set of stations observed by VLBI, LLR, GPS, SLR, and DORIS. The ITRS can be connected to the International Celestial Reference System (ICRS 国际天体参考系 ) by use of the IERS Earth Orientation Parame

22、ters (EOP地球定向参数).,The International Terrestrial Reference System (ITRS)The ITRS definition fulfills the following conditions: 1. It is geocentric, the center of mass being defined for the whole earth, including oceans and atmosphere. 2. The unit of length is the metre (SI). This scale is consistent

23、with the TCG time coordinate for a geocentric local frame, in agreement with IAU and IUGG (1991) resolutions. This is obtained by appropriate relativistic modelling. 3. Its orientation was initially given by the BIH orientation at 1984.0. 4. The time evolution of the orientation is ensured by using

24、a no-net-rotation condition with regards to horizontal tectonic motions over the whole earth.,The ITRS is realized by estimates of the coordinates and velocities of a set of stations observed by VLBI, LLR, GPS, SLR, and DORIS. Its name is International Terrestrial Reference Frame (ITRF). The ITRS ca

25、n be connected to the International Celestial Reference System (ICRS) by use of the IERS Earth Orientation Parameters (EOP). The ICRS is accessible by means of coordinates of reference extragalactic radio sources, the International Celestial Reference Frame (ICRF) .,Definition of the ICRF（国际天（体）球参考框

26、架 ）The International Celestial Reference Frame as Realized by Very Long Baseline InterferometryMaintenance of the ICRFThe International Astronomical Union (IAU) has charged the International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS国际地球自转服务机构 ) with the responsibility of monitoring the Inte

27、rnational Celestial Reference System (ICRS) and maintaining its current realization, the International Celestial Reference Frame (ICRF). Starting in 2001, these activities are run jointly by the ICRS Product Center (a collaboration between the lObservatoire de Paris and the U.S. Naval Observatory) o

28、f the IERS and the International VLBI Service for Geodesy and Astrometry (IVS), in coordination with the IAU Working Group on Reference Systems.,The International VLBI Service for Geodesy and Astrometry (IVS) is an international collaboration of organizations which operate or support Very Long Basel

29、ine Interferometry (VLBI) components. IVS provides a service which supports geodetic and astrometric work on reference systems, earth science research, and operational activities.,VLBI measures the time differences in the arrival of microwave signals from extragalactic radio sources received at two

30、or more radio observatories.,Lunar Laser Ranging Stations,McDonald Laser Ranging StationUniversity of Texas McDonald Observatory,The primary mission of the ILRS is to support, through Satellite Laser Ranging (SLR) and Lunar Laser Ranging (LLR) data as well as related products, geodetic and geophysic

31、al research activities.,LAGEOS2,激光测月（LLR Lunar Laser Ranging）,Doppler Orbitography by Radiopositioning Integrated on Satellite (DORIS) 多普勒定轨与无线电定位系统DORIS is a Doppler satellite tracking system developped for precise orbit determination and precise ground location. It is onboard the TOPEX/POSEIDON, J

32、ason-1 and ENVISAT altimetric satellites and the remote sensing satellites SPOT-2, SPOT-4 and SPOT-5. It also flew with SPOT-3.and Cryosat (planned for early 2005) in the future.,1. 综合各种技术建立全球最优的协议地球参考架CTRF,理论上，采用甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)、激光测月(LLR)、全球定位系统(GPS)和多普勒定轨与无线电定位系统(DORIS)等空间技术都能单独建立CTRF。一般

33、都是采用各自技术的观测数据和有关的模型、常数，根据各自对参考架原点、尺度和定向的一些约定，经过复杂的数据处理技术完成的。各种技术自身的局限性，包括各自性能、台站数量及分布的局限性，各观测技术机构，都很难根据自己的观测资料建立一个最优的CTRF，各分析中心根据各自空间技术建立的CTRF势必会存在一定的偏差，从而影响CTRF的精度和应用。 综合各种空间技术数据处理中心的分析解，建立一个较理想的、高精度的、统一的CTRF（1988年之前，由国际时间局(BIH)建立CTRF，即BTS序列(BTS84-BTS87)，自1988年开始，这项工作改由新成立的国际地球自转服务(IERS)机构负责，所建立的CT

34、RF为ITRF序列(ITRF88-2000)。,三、建立全球最优的协议地球参考架CTRF,2，建立全球最优的协议地球参考架CTRF的步骤,历元的统一。由于各分析中心提交的CTRF(也叫站坐标组SSC)的历元和其所采用的运动模型可能是不同的，所以在综合处理以前，必须先根据各CTRF所采用的运动模型把它们归算到同一历元。最优CTRF站坐标解算。由各种技术提供的坐标数据组(SSC)组合建立CTRF的观测方程是（给定一个新框架）： 最优CTRF速度场的建立 。联合平差的方法，完全类似于前面求解新CTRF站坐标的方法。即把各分折中心提供的站速度组(SSV)作为输入数据，用2)中的方程式进行平差，求解出新

35、CTRF的SSV以及它与其它SSV的变换参数。,在理想的参考架中，基本参考点的坐标应是固定的，或以一种理论上模型化了的方式运动。地球不是刚体，地球表面和内部存在着运动和形变。如果我们能把这些运动和形变对点位坐标的影响精确地加以模拟并改正，我们就可以建立并维持一个理想的地球参考架。但是，因地球上发生的运动和形变十分复杂，我们只能在一定量级上对一些影响较大且有规律的因素加以模拟并改正，从而建立并维持一个达到一定精度的地球参考架。考虑到各种地球动力学因素的影响，位于固体地球表面的一点的瞬时位置可表示为（其中 是对各种短期或短周期时变影响的改正 ，速度 是由一些长期时变因素引起的） ：,四、协议地球参

36、考架的维持,是由于板块运动引起的点位变化速度，主要沿水平方向； 是由于冰期后地壳均衡回弹引起的点位变化速度，主要沿垂直方向； 主要是由地壳构造形变引起的点位变化速度。,地球质心运动的影响和改正,考虑到地球质心运动的影响，前面所述一个地面点的四维点位模型应变为,为地球质心引起的地面点长期或长周期变化， 为地球质心运动引起短期短周期地面点坐标变化。,大地测量参考系统的几种具体实现,1) 1980年国家大地坐标系我国1980年国家大地坐标系主要是前空间大地测量意义下的参考系统。它采纳了1975年国际大地测量协会推荐的地球椭球(IAG-75椭球)，极点采纳我国在1949到1977年期间36个台站的观测

37、资料归算得到的1968年极原点，即JYD1968.0，起始子午线采纳格林尼治子午线。地球椭球中心的位置是根据椭球面与我国似大地水准面符合得最好的原则(最小二乘)确定的。大地原点位于我国中部的陕西省泾阳县永乐镇。,2) WGS84,WGS84 是一个惯用地面参考系， 在其定义中包括一个参考框架,一个参考椭球,一组协调的常数和一个与全球大地水准面有关的地球重力模型。一组协调的全球三维站坐标确定了一个原点的位置、一组正交的笛卡尔坐标轴的定向和一个比例尺,因此,一组站坐标确定了一个特定的参考框架。构成有效的WGS84 参考框架的站坐标是那些永久性的DOD ( 美国国防部, Department Of

38、Defense )GPS 监测站。,3) ITRS国际地球参考系,ITRS是一种协议地球参考系统，它的定义为：1)ITRS所定义的地心为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；2)ITRS的长度为米(SI)，是在广义相对论框架下定义的；3)ITRS坐标轴的定向与国际时间局BIH1984.0历元的定义一致；4)ITRS系统的时间演变基准是使用满足无整体旋转NNR(No-Net Rotation)条件的板块运动模型，来描述地球各块体随时间的变化。ITRS的建立和维持是由IERS全球观测网以及观测数据经综合分析后得到的站坐标和速度场来具体实现的，即国际地球参考框架ITRF。,五、ITRF国际地球参考框架

39、及ITRF框架之间的转换,ITRF是ITRS的具体实现，它采用VLBI、SLR、LLR、GPS 和DORIS 等多种空间观测技术,综合多个数据分析中心的解算结果构制地球参考框架，由国际地球自转服务IERS中心局IERS CB分析得到的一组全球站坐标和速度场。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IRES年报和IERS技术备忘录的形式发布。 IERS发布的ITRF序列地球参考框架是国际上公认的精度最高、稳定性最好的参考架。ITRS的所有具体实现ITRF88，ITRF89，ITRF2000都是由处于稳定板块内部的一些观测站的坐标和速度维持，其中的坐标是

40、指某一历元的。 自 ITRF建立以来，随着技术水平的提高和新的测量手段的加入(GPS：1991年； D0RIS：1994年)，不同ITRF框架的定义也作了一些改进。,定向基准：ITRF93的定向参数与其它的框架之间存在着显著的旋转关系。 原点基准：ITRF88至ITRF93的原点以得克萨斯大学空间研究中心 CSR的SLR分析结 果作为固定基准；ITRF94、ITRF96的原点基准是取SLR和GPS结果的加权平均值。 尺度基准：ITRF88至ITRF93的尺度是以得克萨斯大学空间研究中心(CSR)的 SLR分 析结果作为固定基准；ITRF94、ITRF96的尺度基准采用了 VLBI、 SLR和G

41、PS结果的 加权平均值。 时间演变基准：ITRF88至ITFR90采用AMO-2绝对板块运动模型；ITRF91至ITRF92采 用NNR-NUVELl板块运动模型； ITRF93加入了 IERS的地球自转参数约束条件，它求 出的全球站速度场模型与NNR-NUVEL1A模型存在一个小的旋转角；ITRF94、ITRF96 ITRF97和ITRF2000仍然采用NNR-NUVELlA模型。,ITRF框架的定义的差异,框架之间的定义上的不同，造成了框架之间的系统性差异,ITRF坐标框架序列,ITRF2000坐标框架,ITRF2000 综合了3个VLBI、7个SLR、1个LLR、6个GPS、2个DORI

42、S 和1个多技术(SLR + DORIS + PRARE) 分析中心的结果,同时有6个GPS 网的结果作为ITRF2000 的区域加密，产生736个点位坐标和54个核心站。 ITRF2000 的原点采用5个SLR 分析中心(CGS、SRL 、CSR、DGFI 和JCET) 的结果加权平均。ITRF2000 定向与ITRF97 在1997.0 历元相同,速度场采用NNR-NUVEL1A 地质模型。 ITRF2000 通过以下4 条标准选择台站用于参考框架的定向:1) 至少连续观测3年以上；2) 远离板块边缘和形变带；3) 综合解的速度场精度优于3mm/y；4) 至少3个以上分析中心的速度场残差小

43、于3mm/y。,图 ITRF2000框架的54个核心站和736个点位坐标站分布图（1：GPS站，2：SLR站，3：VLBI站，4：DORIS站）,ITRF2000框架的高质量测站分布情况（ 刚性板块点， 变形区域点）,不同ITRF框架之间的转换,Thank You,ITRF框架之间的转换,惯性参考系,什么是惯性参考系？,适用于牛顿运动定律的参考系叫做惯性参考系。,地球以及相对于地球做匀速直线运动的参考系都可以认为是惯性参考系。,问题：研究地面上物体运动时，那些是惯性参考系？,1、地球是吗？或相对地球静止的参考系是吗？2、相对地球作匀速运动的参考系是吗？3、相对地球作变速运动的参考系是吗？,IT

44、RS 国际地球参考系统（International Terrestrial Reference System）ITRS 是一种协议地球参考系统，它的定义为（IERS Conventions,1996，2003）ITRS 所定义的地心为包括海洋和大气的整个地球的质量中心；ITRS 的长度为米（SI），是在广义相对论框架下的定义；ITRS 坐标轴的定向与国际时间局BIH 1984.0 历元的定义一致；ITRS 系统的时间演变基准是使用满足无整体旋转NNR（No-NetRotation）条件的板块运动模型，来描述地球各块体随时间的变化。,ITRF 国际地球参考框架（International Ter

45、restrial Reference Frame） ITRF（International Terrestrial Reference Frame）是由IERS（International Earth Rotation Service）提供的国际协议地球参考框架，是ITRS 的实现。 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

46、技术备忘录向世界发布，提供各方面的应用。,ITRF 的发展：ITRF2005 的发展背景 ITRF2000,是在 2000 年当时可用的空间大地测量的测量结果中完成的，从此后，发生了一些值得注意的变化： 增加了观测数据 全球 ITRF 网络中加入了很多新的测站 各种独立技术的处理方法得到了改进 越来越多的新点位速度在 ITRF2000 中无法确定或确定的太差，以至于一些独立技术开始使用他们自己实现的ITRF, 测站的变化（地震,仪器更新造成时间序列的不连续性，地方参考系统连接参数的更新等等)。 通过联合“每周” 的 SINEX 格式文件，可以更精确联合多种空间技术，尤其经过一个更好的位置变化的

47、不连续性探测,能够产生更一致的 IERS 产品和时间系列分析。 这种精确的组合方法的试验来源于 IERS SINEX 组合试验活动和IERS 组合试验项目(CPP)。 在能够及时获得高精度的先验信息的条件下，需要通过计算来实现一个 新的ITRS。,ITRF2005,2006年10月，IERS发布了继ITRF2000以后最新版本的国际地球参考框架ITRF2005。ITRF2005的实现是基于多种空间技术解时间序列的联合处理而得到的，这在ITRF的实现历史中还是第一次。ITRF2005除了包含作为参考框架体现的站点坐标和速率之外，还包含一起参与联合处理的地球定向参数：极移，极移速率，日长，UT1的

48、时间序列,Z. Altamimi ，ITRF2005: A new release of the International Terrestrial Reference Frame based on time series of station positions and Earth Orientation Parameters JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 112, B09401, doi:10.1029/2007JB004949, 2007 张西光，吕志平， ITRF2005的实现与改进，测绘通报，2007，7：16-18,ITRF2005 的

49、特点 第一次，使用测站位置的时间系列: 每日(VLBI) ; 每周(GPS,SLR GPS 1996- 2005 独立技术的结果 DORIS 1993 2005 VLBI ， SLR,GPS: 一些获得的数据 并置测量的基线矢量,ITRF2005 的基准定义 原点: 在2000.0历元，ITRF2005和ILRS提供的SLR时间序列之间平移 参数和平移速率为零。 尺度:在2000.0历元，ITRF2005和IVS提供的VLBI时间序列之间尺度因子和尺度速率为零。 定向:在2000.0历元，ITRF2005和ITRF2000之间无旋转参数和无旋转速率。这两个条件施加在选定的70个核心站上。,IT

50、RF 的建立和维持方法 由不同的分析中心得到的各种大地测量技术（SLR、GPS、VLBI、 DORIS 等）形成SINEX 解，包括测站坐标、EOP 参数等； 由组合中心首先将同种技术、不同分析中心的SINEX 结果去掉约束 条件、进行组合， 得到同一种技术的组合解（intra-technique）; 通过联测基线（Local Tie）将不同观测技术的组合解进行联合平差， 得到最终的参考框架(测站坐标、速度、EOP 等)（inter-technique）.,DORIS,Transformation Parameters between ITRF2005 and ITRF2000,Transfo