rf2013球员位置

摘要：针对现代大地测量学对毫米级国际地球参考框架的需求，简要回顾了国际地球参考框架的发展概况，系统介绍了国际地球参考框架的编制方法和基准约束条件的演变。在此基础上，详细介绍了两种国际地球参考框架保持方法：线性模型和非线性模型保持方法的框架点坐标位移模型改进、以地球为中心的运动模型改进以及监测网络和并行站的布置。最后，提出了国际地球参考框架的改进方案，指出动态实时维护是下一阶段的研究重点，对参考框架维护方法的研究具有参考价值。

研究全球性、大尺度范围内的地球动力学现象需要毫米级精度的参考基准。目前， 实现精度最高的地球参考框架———国际地球参考框架（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＦｒａｍｅ，ＩＴＲＦ）的精度已达厘米级，可以基本满足高精度应用大地测量学厘米级的需求， 但还不能满足毫米级的地球动力学研究的需求。因此， 现代大地测量学面临一个重要的任务，即更新和精化ＩＴＲＦ，最终建成毫米级的ＩＴＲＦ。近二、三十年来，科学家围绕ＩＴＲＦ 的理论和实践开展了许多卓有成效的工作。此外，全球卫星导航系统（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ，ＧＮＳＳ）、卫星激光测距（ＳａｔｅｌｌｉｔｅＬａｓｅｒＲａｎｇｉｎｇ，ＳＬＲ）、甚长基线干涉测量技术（ＶｅｒｙＬｏｎｇＢａｓｅｌｉｎｅＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ，ＶＬＢＩ）以及星载多普勒接收机定位和地面跟踪定轨的集成系统（ＤｏｐｐｌｅｒＯｒｂｉｔｏｇｒａｐｈａｎｄＲａｄｉｏＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＩｎｔｅｒｇｒａｔｅｄｂｙＳａｔｅｌｌｉｔｅ，ＤＯＲＩＳ）等空间大地测量技术的改进及观测数据的持续累积， 也直接或间接地推动了ＩＴＲＦ建立和维持的研究。

地球参考系定义的完善

地球参考系统是与地球固联共同旋转， 且在空间中随地球运动的空间参考系统。建立地球参考系统的目的之一是分离地球的整体运动和局部运动，进而对其进行深入研究。国际地球自转服务（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥａｒｔｈＲｏｔａｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅ，ＩＥＲＳ）协议的主要任务是定义参考系统并给出实现这一理想定义的模型和方法。它的前身是ＭＥＲＩＴ 项目所形成的一系列文档（目前最新的ＩＥＲＳ协议是ＩＥＲＳ２０１０）。ＩＥＲＳ协议采纳了多个国际学术团体的若干建议。地球参考系统就以国际大地测量和地球物理学联合会（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＵｎｉｏｎｏｆＧｅｏｄｅｓｙａｎｄＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＩＵＧＧ）的２号决议（２００７）为基础。最新的ＩＥＲＳ２０１０ 指出，ＩＴＲＳ 的定义应满足以下条件：１）坐标原点是地心，它是整个地球（包括海洋和大气）的质量中心。２）长度单位是ｍ（ＳＩ），与地心局部框架的地心坐标时（ＧｅｏｃｅｎｔｒｉｃＣｏｏｒｄｉｎａｔｅＴｉｍｅ，ＴＣＧ）保持一致，符合国际天文学联合会（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌＵｎｉｏｎ，ＩＡＵ）和ＩＵＧＧ（１９９１）决议，由相应的相对论模型得到。３）初始方向值采用国际时间局（ＢｕｒｅａｕＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｄｅｌ’Ｈｅｕｒｅ，ＢＩＨ）给出的ＢＩＨ１ ９８４．０方向。４）定向随时间的演变采用相对于整个地球的水平板块运动无净旋转的（ＮｏＮｅｔＲｏｔａｔｉｏｎ，ＮＮＲ）条件。

从第２３届ＩＵＧＧ 大会开始，ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＦｒａｍｅ成为了国际大地测量协会（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆＧｅｏｄｅｓｙ，ＩＡＧ）的第一委员会， 该委员会主要开展世界各国在地心参考系方面的研究和协调工作。地球参考框架（ＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＦｒａｍｅ，ＴＲＦ）的研究主要集中在大地测量参考框架的定义、建立、维护和改造； 用于大地测量参考框架的地面和空间大地测量； 有关参考框架数据处理和分析、参数估计等方面。地球参考框架已经从最初的参心、局部、静态、百米量级的参考框架， 发展到现在基于空间大地测量技术获得的地心、全球、动态、厘米甚至毫米量级且不断精化的参考框架。ＩＴＲＦ 是目前理论背景最完善、构建方法最全面、实现精度最高的全球参考框架， 并为其他全球和区域参考框架提供基准。它是基于多种空间技术（ＧＰＳ、ＳＬＲ、ＶＬＢＩ和ＤＯＲＩＳ等）得到的分布于全球的多个地面站的站坐标集和速度场。框架点的速度场是通过多年数据计算得到的。自１９８８年起，ＩＥＲＳ已经发布了ＩＴＲＦ８８、ＩＴＲＦ８９、ＩＴＲＦ９０、ＩＴＲＦ９１、ＩＴＲＦ９２、ＩＴＲＦ９３、ＩＴＲＦ９４、ＩＴＲＦ９６、ＩＴＲＦ９７、ＩＴＲＦ２０００、ＩＴＲＦ２００５ 和ＩＴＲＦ２００８ 共１２ 个版本的参考框架。其中，ＩＴＲＦ２００５ 和ＩＴＲＦ２００８是最具代表性的两个参考框架， 也是ＩＴＲＦ日渐成熟的标志。

ＩＴＲＦ２００５第一次采用时间序列作为输入数据，第一次采用紧组合方法， 即同时估计测站坐标和地球定向参数（Ｅａｒｔｈ ＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＰａｒａｍｅｔｅｒ，ＥＯＰ），给出了６０８ 个站的位置和速度，以及与参考框架一致的地球自转参数。ＩＴＲＦ２００８的数据处理策略和方法与ＩＴＲＦ２００５基本一致，改进主要体现在输入数据采用的是４个技术中心提供的重新处理的坐标时间序列，以ＳＩＮＥＸ 格式存储文件。且它采用最新的模型和软件重新处理了所有历史数据，极大地提高了早期解的质量， 为建立参考框架提供了长期、高精度、一致的站坐标时间序列。

改进计划

与以往版本相比，ＩＴＲＦ２００８ 取得了很大进步，但个别技术（如ＤＯＲＩＳ）解的精度仍然不够高，且其并置站的分布不够合理。自ＩＴＲＦ２００８发布以来，一些新建站因为大地震的影响出现了一定程度的位移。不仅如此，ＩＴＲＦ２００８ 还有了很多改进：①增加了５ａ的累积观测值；②增加了新的并置站和局部连接； ③ 改进了个别技术解的处理方法；④可以使用自洽的后处理解； ⑤ 可以采用改进后的负载效应模型。考虑到这些原因，ＩＥＲＳ已经着手建立ＩＴＲＦ２０１３，其将会有很大改进。这就要求ＩＥＲＳ 技术中心提供给每种技术尽可能长的时间序列， 最好能够涵盖每种技术的观测历史，例如从２０ 世纪８０ 年代就开始记录的ＶＬＢＩ和ＳＬＲ 数据。而且， 除了ＩＥＲＳ２０１０ 协议中已给出的模型外， 不能改正其他任何地球物理流体负载效应。但是， 按照预想， 在ＩＴＲＦ 生成前，每种技术分析中心的解需要采用ＩＥＲＳ 全球地球物理中心（ＧＧＦＣ）提供的特殊的负载模型对非潮汐大气负载效应进行改正。因此， 有必要对这一额外非潮汐负载效应模型的相关性（如水文和海洋环流）进行评估。

ＩＴＲＦ２０１３中的时间序列贡献解（每日／每周）应该是ＳＩＮＥＸ 格式，并且必须符合下面的一个约束条件：①解的约束可以移除；② 松约束的解（约束水平位：σ＞１ｍ）； ③ 自由奇异法方程。ＳＩＮＥＸ文件格式与ＳＩＮＥＸ２．０１版本一致，且包含每天／周的数据（站坐标和ＥＯＰ）。

根据ＩＴＲＦ２００５／ＩＴＲＦ２００８的经验可知，新的ＩＴＲＦ需要更新的模型有：①ＩＶＳ 需要考虑建立由天线热膨胀引入的尺度偏差模型和可能的重力效应模型；②建立适当的ＳＬＲ 站范围偏差模型，尽可能地减小框架尺度效应； ③ 建立更新的ＧＮＳＳ力学模型以减小轨道模型误差及其对站坐标的影响；④采用更加合理的ＤＯＲＩＳ 处理方法以减小各分析中心之间的尺度差异。

ＩＥＲＳ中心使用局部连接至今已有１０～２０ａ时间了。应该以ＳＩＮＥＸ 格式提交最新的测量值的最小二乘平差结果和完整的方差—协方差信息。测量中尽量不要移动ＧＮＳＳ 接收机天线， 以避免天线重新回到原点时出现站坐标不连续情况。

ＩＴＲＦ组合中心计划沿用ＩＴＲＦ２００８ 采用的分析策略，包括以下几个步骤：１）移除原点约束（如果有的话）。２）采用非潮汐的大气压力（和其他可能的负载）效应改正。３）对每种技术的时间序列进行组合（ＴＲＦ＋ＥＯＰ），即堆栈每周／每日的时间序列， 并输出每种技术的完整ＳＩＮＥＸ 文件，包括站位置、速度和每日的ＥＯＰｓ。４）采用明智的方法识别并丢弃异常值， 适当地处理不连续。５）组合每种技术的组合并加上并置站上的局部连接。在这一步，通过重新调节单独的方差—协方差矩阵， 进而获得合适的权重。这一全球组合将会组成ＩＴＲＦ２０１３解。

ＩＥＲＳ建议技术中心和各个分析中心最迟在２０１４年２月１０ 日提交ＳＩＮＥＸ 格式的时间序列文件，并计划于２０１４ 年７—８ 月之间发布ＩＴＲＦ２０１３的最终解，但目前已经推迟发布。

为了逐步提高ＩＴＲＦ的更新效率，并且不降低其精度，ＩＴＲＦ的维持，特别是动态实时维持将是下一步的重点研究发展方向。本文通过较详细地阐述ＩＴＲＦ最新研究进展情况，为研究参考框架的维持提供一些有益的参考。

引用格式：

门葆红，董文亮，孙付平，等．国际地球参考框架建立与维持的研究进展［Ｊ］．测绘科学，２０１６，４１ （２）：２０—２５．