GNSS基准站网数据处理方法与应用-全球参考框架

目前全球性参考框架主要有国际地球参考框架(ITRF)、IGS参考框架、WGS84、GLONASS地球参考框架PZ90、正在建设中的伽利略地球参考框架GTRF(Galileo Terrestrial Reference Frame)以及中国拟建的北斗地球参考框架CTRF(COMPASS Terrestrial Reference Frame)。ITRF是ITRS的实现，是目前应用最广泛、精度最高的参考框架。GPS、Galileo等所用的坐标系统均以其为参考。IGS参考框架与ITRF相似，但仅使用GNSS数据进行实现和维持；PZ90、GTRF、CTRF分别是GLONASS、Galileo及BDS所使用的参考框架，是ITRS的具体实现之一。

1.国际地球参考框架

国际地球参考框架(ITRF)由IERS通过全球分布的地面观测台站，采用VLBI、SLR、GPS、DORIS等空间大地测量技术的建立。从ITRF2005开始，ITRF的实现基于站坐标和EOP参数(极移、UT1、日长参数)的时间序列，最终目标是建立实现ICRF、ITRF、EOP完全内洽的产品——IERS200x(Integrated Earth orientation parameters，Radio sources and Site coordinates 200x)。IERS200x可以表示为：

使用测站位置时间序列的优点是不仅可以监测测站的非线性运动以及不连续性，而且能研究参考框架物理参数、原点和尺度随时间的变化规律。从解的时间序列联合平差得到的EOP参数可以用来对IERS的C04序列(IERS发布的EOP产品)进行再校准，从而保证ITRF和EOP的一致性。输入的时间序列解包括由国际GNSS服务组织IGS、国际激光测距服务组织ILRS(International Laser Ranging Service)、国际DORIS服务组织IDS(International DORIS Service)提供的周解，以及由国际甚长基线干涉服务组织IVS(International VLBI Service for Geodesy and Astrometry)提供的日解。除DORIS之外，其他每种技术的时间序列解均基于技术内组合解。

2.世界大地坐标系统WGS84

WGS84由美国国防部建立，是GPS系统采纳的大地测量参考系。它于20世纪80年代中期推出，并被作为GPS系统广播星历和NIMA精密星历的参考框架。为了维持和提高WGS84框架的精度，美国国防部先后对WGS84进行了四次精化处理，分别发布了WGS84(G730)、WGS84(G873)、WGS84(G1150)和WGS84(G1674)，其参考历元分别为1994.0、1997.0、2001.0和2005.0。由于数据质量和处理方法的提高，WGS84(G1674)的精度与ITRF2008的一致性水平有了显著的提高，在1cm精度水平上符合，并且各坐标分量的精度优于1cm。

3.IGS参考框架

IGS参考框架为IGS产品提供了一个稳定可靠的内部参考框架。目前为止，IGS已发布了IGS96、IGS97、IGS00、IGb00、IGS05及IGS08参考框架。与ITRF系列参考框架不同，这些参考框架仅基于GPS技术实现，保证了IGS产品的内部一致性。最新的IGS参考框架为IGS08，选用91个高质量站点通过赫尔默特相似变换与ITRF2008对准(Rebischung，et al.，2011)。

4.PZ-90(www.xing528.com)

PZ-90坐标系是俄罗斯GLONASS采用的导航坐标系，由地面26个点的地心坐标实现。这些点的地心坐标由站点对Geo-IK卫星的多普勒、激光测距、卫星测高以及对GLONASS和Etalon卫星的微波、激光观测数据用卫星大地测量方法计算得到，其坐标精度为1～2m。这26个点包括了GLONASS的地面监测站。

由于资金问题，GLONASS发展一度停滞，其参考框架的维持和精化也随之停滞。近年来发射了新的GLONASS卫星，使其具备了全球覆盖的能力，相信GLONASS参考框架的精化和维持将会有较大的发展。

5.伽利略地球参考框架GTRF

伽利略系统(Galileo)是欧洲正在建设的卫星导航系统。在设计上，该系统与目前广泛使用的GPS系统相比，在技术、功能和服务领域上均具有领先优势。伽利略系统作为一个全球性的卫星导航定位系统，需要一个与之相匹配的国际地球参考框架。伽利略参考框架GTRF正是基于这一背景而建立的，其建立符合ITRS的定义，并与ITRF对准(邹蓉，2010)。

GTRF参考框架将直接服务于伽利略系统，是伽利略所有用户的基础。这些用户来自包括大地测量、地球物理、海洋学、全球变化、地理信息系统、地球灾害监测和导航等方面的用户。因此，高精度、稳定的伽利略参考框架GTRF的实现是伽利略所有最基本的产品和服务的基础。GTRF的建立和维持，可以为伽利略卫星导航定位系统的产品和服务提供参考基准，对于伽利略系统的推广和使用有着十分重要的意义，同时也可以为其他地球科学相关的研究与应用提供参考基准，对于地球参考框架的精化、开展航空航天、空间探测和地球系统方面的研究也有举足轻重的作用。

6.BDS地球参考框架CTRF

BDS地球参考框架CTRF是中国在建的地球参考框架，基于BDS建立(杨元喜，2010；杨元喜等，2011)。它是所有BDS相关应用及服务的基础，同时也可以为对地观测及其他地球科学研究与应用提供参考框架。CTRF的定义建议采用ITRS最新的IERS协议2010，使其成为ITRS的具体实现之一，并且与最新的ITRF参考框架(目前为ITRF2008)一致。CTRF的实现模式拟通过静态的地面跟踪站(包括BDS、GPS、SLR、VLBI跟踪站)和动态的卫星及天体共同建立与维持。为了保证CTRF的自洽性与精确性，CTRF应不断更新并定期检核(自定义更新时间或者按照IERS协议更新)(刘经南等，2009；邹蓉等，2009，2011；邹蓉，2010)。