CHT 2015-2018 卫星激光测距 数据处理规范.docx

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1、ICS 07.040A 76备案号：65163-2018OH中华人民共和国测绘行业标准CH/T 20152018卫星激光测距数据处理规范Specifications for satellite laser ranging data processing2019-01-01 实施2018-08-17 发布中华人民共和国自然资源部 发布CH/T 20152018目 次前言I引言1范围12规范性引用文件13术语和定义14 缩略语25产品要求25.1 产品内容25.2 产品精度25.3 产品格式36数据处理36.1 一般原则36.2 数据准备46.3 观测模型46.4 动力学模型56.5 解算策略77

2、精度评定87.1 卫星激光测距观测数据精度评定 87.2 地球自转参数精度评定87.3 地心运动参数精度评定87.4 测站坐标及速度精度评定8附录A （规范性附录）观测模型10附录B（规范性附录）动力学模型15CH/T 20152018本标准是“卫星激光测距”系列标准的第二项标准第一项、第三项标准分别为卫星激光测距数据获取规范和卫星激光测距数据库建设规范。本标准的起草规则依据GB/T 1.12009o本标准由中华人民共和国自然资源部提出并归口。本标准起草单位：中国测绘科学研究院、中国科学院上海天文台、山东科技大学、中国矿业大学。本标准主要起草人：赵春梅、王小亚、郭金运、王潜心、柯宝贵。大地基准

3、的建立和维持，不仅为当今经济和国防建设提供精确定位和定向服务，还为开展地球科学研究提供极其重要的参考基准。卫星激光测距是建立与维持大地基准重要的观测手段，卫星激光测距数据处理规范关系到成果的质量和应用。为了指导卫星激光测距数据处理以及生产建立和维持地球参考框架所需的地球自转参数、地心运动、测站坐标及速度等大地基准产品，制定本标准。UCH/T 20152018卫星激光测距数据处理规范1范围本标准规定了卫星激光测距数据应用中的产品要求、数据处理和精度评定，确立了相关大地基准产品生产的基本步骤、观测模型、动力学模型和解算策略等。本标准适用于卫星激光测距数据处理及相关大地基准产品的生产及应用。2规范性

4、引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 171592009 大地测量术语IERS规范（2010） 规定国际地球自转和参考系统服务的规范（International Earth Rotation andReference System Service Conventions）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1卫星激光测距 satellite laser ranging； SLR利用激光测距仪在地面上跟踪观测装有激光反射棱镜的11星,以测定测站到卫星的

5、距离的测量技术和方法。GB/T 171592009,定义 6.823.2站心坐标系 topocentric coordinate system以测站为原点的坐标系。GB/T 171592009,定义 3.663.3国际地球参考框架 international terrestrial reference frame； ITRF国际地球参考系统的实现。由国际地球自转和参考系统服务根据空间大地测量技术，包括甚长基线干涉测量、卫星激光测距、多里斯系统、全球导航卫星系统等,所确定的相对于特定参考历元的测站坐标及速度集。3.4卫星激光测距参考框架 satellite laser reference fra

6、me； SLRF根据卫星激光测距技术确定的相对于特定参考历元的卫星激光测距测站坐标及速度集,是地球参考系的一种实现。3.5大地基准 geodetic datum用于大地坐标计算的起算数据,包括参考椭球的大小、形状及其定位、定向参数。GB/T 171592009,定义 3.723.6地心运动 geocenter motion地球质心相对地球参考框架协议原点的位移。3.7地球自转参数 earth rotation parameter； ERP表示地球自转的速率、自转轴方向及其变化的参数。GB/T 171592009,定义 3.2413.8地球定向参数 earth orientation param

7、eters； EOP表示地球参考系统相对于天球参考系统的定向参数。4缩略语下列缩略语适用于本文件。CSR 美国空间研究中心(Center for Space Research)CSV逗号分隔值文件格式(comma separated values)IERS 国际地球自转和参考系统服务(International Earth Rotation and Reference Systems Service)ILRS 国际激光测距服务(Inlernational Laser Ranging Service)IAG 国际大地测量学会(International Association of Geodes

8、y)LOD 日长(length of day)SINEX 独立解交换格式solution (software/technique) independent exchange format5产品要求5.1 产品内容5.1.1 内容组成卫星激光测距大地基准产品包括地球自转参数、测站坐标及速度、地心运动参数。5.1.2 地球自转参数地球自转参数包括极移、日长参数及其精度以及对应的观测历元。5.1.3 测站坐标及速度测站坐标及速度包括测站编号、名称、在特定参考框架下对应观测历元的站坐标和速度及其精度。5.1.4 地心运动参数地心运动参数包括地球瞬时质量中心相对地球参考框架协议原点的位置及其精度，以及对

9、应的观测历元。5.2 产品精度地球自转参数精度要求见表lo实际应用中，可以表1至表3中精度的2倍为标准。表1地球自转参数精度要求地球自转参数极移才分量极移y分量日长O.35 mas0.35 masO.O5 ms对于不少于5年连续观测的R星激光测距测站，其测站坐标及速度精度要求见表2o表2测站坐标及速度精度要求测站坐标测站速度X方向分尿y方向分量Z方向分量X方向分量Y方向分量Z方向分量5 mm5 mm5 mm1 mm/a1 mm/a1 mm/a地心运动参数精度要求见表3。表3地心运动参数精度要求地心运动X方向分量Y方向分量Z方向分量2 mm2 mm4 mm注：表1至表3中精度指标为外符合精度，是

10、以多种技术综合解为参考，依照本标准中相应的精度评定公式式（4）至式（8）求得的，如与1ERS相应产品比较可衡量地球自转参数精度，与CSR相应产品比较可衡量地心运动参数。卫星激光测距大地基准产品应采用CSV格式或SINEX格式。产品格式及内容要求见表4o表4产品格式及内容要求产品格式内容要求csv格式文件头信息：参考信息、注释、数据格式说明等产品数据段：观测历元、参数估计结果等S1NEX格式文件信息：参考信息、注释等输入内容：历史记录、输入文件信息等测站信息：测站偏心信息、测站标识等解算模块：观测历元、统计信息、参数先验值、参数估计结果、方差-协方差信息等6数据处理6.1 一般原则数据处理应遵循

11、以下原则:a）采用地球动力学卫星观测数据计算大地基准产品；b）采用国际地球参考框架最新序列作为地球参考框架；c）采用专业的卫星激光测距数据处理软件处理数据；d）数据处理模型遵循IERS规范（2010）。6.2 数据准备数据处理前,应做下列准备工作：a）原始数据格式转换；b）软件配置文件准备；c）卫星激光测距测站信息文件准备；d）地球定向参数、跳秒、潮汐、行星历表、地球重力场等相关文件准备。6.3 观测模型6.3.1 概述观测模型描述了观测量中所含理论值和观测误差的数学或者物理关系，它是建立观测方程的基础。观测方程是建立观测量与待求参数之间关系的基本方程，是数据处理与大地基准产品生产的基础。观测

12、模型包含在观测方程中，观测方程为p=Po + （Ptd + rf + APrel + APmc + APro）+6 （1）式中：p,观测距离，是利用卫星激光测距仪观测到的测站至卫星的距离；p0卫星到测站的理论距离，它与测站坐标和卫星位置有关，其中卫星位置由卫星初始状态通过轨道数值积分获得，测站坐标和卫星初始状态分别见632和6.3.3；“td潮汐引起的测站位置变化而导致的测距误差，是系统观测误差之一，误差改正计算见6.3.4a）；Prf 光线在大气中传播时折射效应引起的测距误差，是系统观测误差之一，误差改正计算具体见 6.3.4b）；Orel相对论效应引起的测距误差，是系统观测误差之一，误差改

13、正计算见6.3.4c）;“mc激光反射器中心相对于卫星质心的偏差引起的测距误差，是系统观测误差之一，误差改正计算见6.3.4d）；Pro 测站位置偏差引起的测距误差，是系统观测误差之一，误差改正计算见6.3.4f）；观测随机噪声及未模型化的系统误差，误差改正计算见6.3.4e）o6.3.2 测站坐标测站坐标应采用IERS提供的国际地球参考框架或卫星激光测距参考框架最新序列，如目前的ITRF2014o需要提供卫星激光测距大地基准产品时，应将测站坐标作为待估参数进行解算。6.3.3 卫星初始状态卫星初始状态包括参考时刻的卫星轨道根数或卫星坐标及速度，可通过ILRS轨道预报文件获取。6.3.4 系统

14、观测误差改正卫星激光测距数据处理中，必须考虑以下系统观测误差改正：a）测站潮汐改正，包括：1）固体潮改正。固体潮汐效应是在日、月引力作用下，固体地球产生的周期性形变,会引起测站位置变化。其改正模型应符合最新IERS规范,如目前的IERS规范（2010）,具体模型见公式（A.1）、公式（A.2）、公式（A.3）。2）极潮改正。极潮是由地球自转不均匀而产生的地球离心力变化导致的地球形变，会引起测站位置变化。其改正模型应符合最新IERS规范，如目前的1ERS规范（2010）,具体模型见公式（A.4）。3）海潮改正。在日、月引力作用下，海潮引起测站位置发生周期性变化。其改正模型应符合最新IERS规范，如目前的1ERS规范（2010）,具体模型见公式（A.5）。b）大气折射改正。大气折射效应使激光在大气中的传播时间发生延迟，应采用对流层延迟模型进行修正，具体模型见公式（A.6）、公式（A.7）、公式（A.8）。O 相对论效应改正。广义相对论效应使激光在地球引力场中传播时发生引力时延。对于地球动力学卫星,激光测距引力时延可达厘米量级,数据处理中应考虑其影响，具体模型见公式（A.9）od）卫星质心改正。由于激光反射器中心相对于卫星质心存在偏差，故须对激光测距进行卫星质心改正。卫星质心改正模型取决于卫星的外形、激光