基于GNSS/SLR并置观测的地心运动解析

The development of satellite space geodesy technology makes the establishment of global terrestrial reference frame based on the earth’s center of mass become reality. Precise and stable terrestrial reference frame is the foundation of earth science research, while determination and analysis of the position of earth’s center of mass and its change is an important part to build high accuracy terrestrial reference frame. Through co-location surveying and adding strong constraint observation between GNSS and SLR reference point of the co-location sites, this project is to explore system bias between GNSS and SLR space technology, assign reasonable geocentric motion resolution weights for different technologies, and then process GNSS and SLR data together, solve geocentric motion, construct quality assessment system for geocentric motion resolution. The research content includes data analysis and preprocessing of the GNSS/SLR co-location sites, the surveying of local connection parameters and solving the system bias between GNSS and SLR, coordinate time series analysis, determination of precision geocentric coordinate time series and geocentric motion resolution based on co-location surveying. The carrying out of this project will promote the establishment and maintenance of our country’s geocentric coordinate system. Also it has important theoretical value and practical significance to carry out the earth dynamics research through comprehensive utilization of satellite observation data.

卫星空间大地测量技术的发展使构建基于地球质心的全球统一的地球参考框架成为现实，精确稳定的地球参考框架是地球科学研究的基础，而地球质心位置及其变化的确定与分析是构建高精度地球参考框架的重要组成部分。本项目拟通过并置观测，增加同址观测台站的GNSS和SLR参考点之间的强制约束观测量，探求GNSS和SLR两种空间技术间的系统偏差，构建合理的地心运动求定权值，进而联合处理GNSS和SLR数据，求解地心运动，构建地心运动质量分析体系。研究内容包括全球GNSS/SLR同址观测台站分析和数据预处理；本地连接参数的测定和GNSS/SLR间的系统偏差求定；基于并置观测的GNSS跟踪站坐标时序分析以及精密地心坐标时序的确定和地心运动解析。本项目的开展，将有助于推动我国地心坐标系统的建立和维护，对于综合利用卫星观测数据开展地球动力学研究具有重要的理论价值和现实意义。

高精度地球参考框架是国家经济建设、重大工程实施、卫星导航定位、地球动力学研究等领域的基础，而地球质心位置及其变化的确定与分析是构建高精度地球参考框架的重要组成部分。本项目通过联合处理GNSS和SLR两种观测数据，开展了地心运动参数解算、分析及预报的理论与算法研究。主要研究内容包括：1）全球GNSS/SLR台站坐标数据获取及误差分析；2）GNSS/SLR并置台站权值确定方法研究；3）地心运动参数解算方法研究；4）地心运动时序分析；5）地心运动长短期预测算法研究。取得的主要研究成果如下：1）提出了一套基于GNSS/SLR台站坐标数据的地心运动解算、分析和预测的理论与算法，提高了地心运动的解算精度和稳定性；2）建立了傅里叶变化和SSA/EMD相结合的地心运动时间序列分析方法，对地心运动的周期性变化规律给出了物理解释；3）提出在地心运动中、短期预测中采用SSA+ARMA组合算法，显著提升了地心运动中、短期预测的精度和效率；4）提出采用BP神经网络模型对地心运动进行长期预测，保证了地心运动长期预测三个方向的残差均小于1 mm；5）研制了一套地心运动参数解算、分析和预测软件。项目研究成果对建立毫米级国际地球参考框架具有重要的参考价值和现实意义。