基于CGCS2000大地坐标系的海岛测量控制网建立方法探讨

王建营，张志全，汪伟

(天津市测绘院，天津 300381)

1 前言

随着国民经济的快速增长，我国对海岛资源的逐步开发、利用日益迫切。精确的岛礁测绘数据，对我国宣示领海主权、维护海洋权益、开发海洋资源具有重要意义。传统的测量方法，只能测量距大陆架较近的岛礁，随着GPS技术的广泛应用结合航空摄影测量等技术，理论上可测量海洋上所有岛屿。

本文主要讨论的就是如何利用GPS方法在海岛上建立CGCS2000国家大地坐标系控制网。

2 CGCS2000海岛控制网建立方法

2.1 建立思路

经国务院批准，自2008年7月1日起在全国启用2000国家大地坐标系(CGCS2000)。为获取海岛测量控制网CGCS2000坐标，需要与周边已知控制点进行联测。由于我国海岛主要分布在东海和南海，如果仅与我国内陆的已知点联测，控制网网形较差，所以最好的方法是合理选取周边3个或以上国际IGS站进行联测。同时求取IGS站点CGCS2000坐标，以其作为起算数据，进行联合数据处理，最终获得海岛GPS控制网国家2000坐标。控制网建立的流程如图1所示。

图1 海岛测量控制网建立流程图

2.2 控制点布设、外业观测原则

根据《无居民海岛使用测量规范》，界址点坐标的点位中误差不超过±0.5 m。可以采用四等GPS控制网作为海岛测量的首级控制网。

GPS网布设、观测均应参照《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T 73－2010中的要求。

2.3 数据处理过程

ITRF当前发布的是ITRF2000、2005和2008三个框架下观测时段中心历元坐标，而我国CGCS2000系为ITRF1997框架2000.0历元，两者之间存在坐标差。所以要获得CGCS2000坐标，还需对IGS站数据进行板块运动改正、历元转换、框架转换等工作。

(1)获取国际IGS站数据

IGS站数据可以在很多网站下载，如ftp://garner．ucsd．edu等，还需同时下载导航文件及天线信息等文件。

(2)板块运动改正

即根据IGS站点速度场，将观测时段中心历元站点坐标转换至所需历元(2000.0历元)时段站点坐标。IGS站速度可在ITRFxx_GPS_SSC文件中得到。转换公式如下:

其中:Xt1、Yt1、Zt1为观测时段站点坐标;

Xt2、Yt2、Zt2为所求时段(2000.0历元)站点坐标;

VX、VY、VZ为站点速度场。

实际上，不同历元下站点坐标也可直接在http://sopac．ucsd．edu网站中查询。由此可以获得ITRF2000框架2000.0历元站点坐标。

(3)历元归算

由于ITRF发布的ITRF 2000与以前框架的转换关系参数为历元1997.0(如下表)，因此需要将表中各参数归算至历元2000.0。

转换公式:

mr=1/206265为秒与弧度转换关系。

从ITRF2000转换到ITRF1997框架的转换参数(1997.0历元)，如表1所示。

从框架ITRF2000转换到ITRF1997的转换参数(历元1997．0) 表1

代入公式，则 ITRF2000转换到 ITRF1997框架(2000历元)的转换参数为:Tx=0.67，Ty=0.43，Tz=－2.27，s=1.58，εx=0，εy=0，εz=0.06/206265

(4)框架转换(获取CGCS2000坐标)

根据上述转换关系对经板块运动改正得到的ITRF2000框架2000.0历元站点坐标进行转换，获得IGS站ITRF1997框架2000历元(即CGCS2000)坐标。转换公式为:

(5)联合基线处理、平差计算

将四等GPS静态观测数据与周边选取IGS站数据联合基线处理、三维约束平差，获得海岛测量控制网CGCS2000大地坐标。

3 实例分析

浙江省象山县旦门山岛测量是我国首例对无居民海岛实施测量，其首级控制网即采用上述方法建立而成。旦门山岛总面积约为 0.94 km2，全岛共布设四等GPS控制点4个，由3台TrimbleR8双频GPS接收机，分两个时段完成。控制点布设情况如图2所示。

图2 控制点布设示意图

为了获得2000国家大地坐标系成果，在网站ftp://garner．ucsd．edu 上，下 载了 SHAO、WUHN、TNML三个IGS站的同期观测数据，并应用上述方法对其进行了板块运动改正、历元转换、框架转换等处理，得到了3点的CGCS2000大地坐标。

通过与四等GPS控制网观测数据进行联合基线解算、平差计算，最终获得了旦门山岛GPS控制网的CGCS2000大地坐标。控制网的最弱边相对中误差为1/68000＜1/45000，其他各项精度指标均满足四等GPS控制网精度要求。

4 结论

采用上述方法建立海岛控制网，不仅打破了传统控制网布设方法的局限性，而且也避免了寻找、观测测区周边高等级控制点等工作。直接选取周边IGS站点作为其起算数据，方便、灵活、快捷，节省了大量的人力、物力，证明了采用该方法的高效性和可行性。

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