博士论文摘要 | 林鹏：地球参考框架转换问题的约束、推估、组合与更新

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本文内容来源于《测绘学报》2020年第8期，审图号GS（2020）4062号。

地球参考框架转换问题的约束、推估、组合与更新

林鹏    

安徽建筑大学土木工程学院, 安徽 合肥 230601

收稿日期：2020-02-26

基金项目：安徽建筑大学博士科研启动基金（2018QD23）；国家自然科学基金（41774005）

引文格式：林鹏. 地球参考框架转换问题的约束、推估、组合与更新. 测绘学报，2020，49(8)：1069-1069. DOI: 10.11947/j.AGCS.2020.20200067.

阅读全文：http://xb.sinomaps.com/article/2020/1001-1595/2020-8-1069.htm

全文概述

在大地测量领域，地球参考框架转换问题具有悠久的研究历史，近年来受到国内外许多学者的广泛关注，并且提出了不同的求解方法。首先，系数矩阵的方差-协方差矩阵奇异，因而不可逆，而现有的约束解法在求解过程中却对系数矩阵的方差-协方差矩阵直接求逆，这在理论上存在一定缺陷。其次，多数研究聚焦于如何求解转换参数，而忽略了参考站之间的相关性，而已有的考虑相关性的无缝推估算法在模型的建立上尚存不足。另外，对于涉及多个框架转换的问题以及具有多期观测数据的情况下对地球参考框架的转换参数进行组合与更新的问题，相关研究还比较匮乏。论文基于参数估计的理论与方法，围绕地球参考框架转换问题的约束、推估、组合与更新4个方面对地球参考框架转换问题的相关理论和算法进行了系统研究，主要内容如下：

(1) 研究了参数估计的理论模型，包括Gauss-Markov模型、EIV模型/partial EIV模型、广义EIV模型与非线性Gauss-Helmert模型，详细推导了各个模型的相应解法以及探讨了各个模型的适用性。

(2) 基于非线性Gauss-Helmert模型，提出了地球参考框架转换问题的两种约束解法。通过二维和三维框架转换的试验结果表明：两种解法所求解的参数精度一致，与已有的方法相比，在保持精度一致的情况下，论文提出虚拟观测方程法在计算效率上更具有优势，而且算法本身简单易于实现，无须估计旋转矩阵可以直接求解框架转换参数。

(3) 基于广义EIV模型，提出一种混合大地坐标和直角坐标的框架转换无缝推估算法，顾及所有参考站之间的相关性，将转换参数估计与参考站坐标转换(平差)同时处理，采用Pope迭代法详细推导了计算公式。仿真试验结果表明：直接采用大地坐标可以有效地避免原始精度损失造成的估计精度降低。另外，在估计参数的同时给出了所有参考站之间的相关性信息，即方差-协方差矩阵，以便于成果的精度评定、质量控制以及后续应用。

(4) 以3个框架为例，基于无缝转换的思想，提出了一种多框架统一转换的无缝推估模型。试验结果表明：采用多框架统一转换的结果优于两个框架之间的单独转换的结果，不仅可以有效地避免参考站坐标多解问题，而且在框架转换完成后，可以获得一个统一的、拓展的参考框架网络。

(5) 基于广义EIV模型和非线性Gauss-Helmert模型，结合经典最小二乘(least squares，LS)序贯平差和整体最小二乘(total least squares，TLS)顾及系数矩阵含有随机误差的思想，提出了一种TLS序贯平差方法。通过两期的GNSS高程拟合实验验证了采用TLS序贯平差可以采用递归处理的方式对多期观测数据进行数据处理，不仅提高了参数估计的效率，而且估计结果优于每期独立平差的结果。

(6) 基于的提出一种TLS序贯平差方法，并将其应用于参考站坐标具有或部分具有多期观测的情况，分别提出了一种解组合与解更新算法。以具有4期观测数据为例，对试验结果分析表明：①解组合算法可以利用多期观测数据，得到参数的最优无偏的唯一解，且结果优于每一期的单独平差的结果；②解更新算法可以利用重新观测数据对已有的转换参数和坐标估值进行更新，且优于更新前的结果。

作者简介

作者简介：林鹏(1991-), 男, 讲师, 2019年6月毕业于中国矿业大学, 获得工学博士学位(指导老师:高井祥教授), 研究方向为测量数据处理理论与方法。E-mail:[e-mail]

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