A Method of Building High Precision Velocity Model in China and Its Application to Frame Transformation

YANG Hanrong; LI Fangting; WANG Hengyi; WEI Yikuan; CHEN Hua; JIANG Weiping

doi:10.13203/j.whugis20220772

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

A Method of Building High Precision Velocity Model in China and Its Application to Frame Transformation

Geodesy and Survey Engineering | 更新时间：2026-11-05

- A Method of Building High Precision Velocity Model in China and Its Application to Frame Transformation
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 50, Issue 4, Pages: 706-713(2025)
- 作者机构：
  
  1.武汉大学测绘学院，湖北武汉，430079
  2.湖北省测绘工程院，湖北武汉，430074
  3.武汉大学卫星导航定位技术研究中心，湖北武汉，430079
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20220772
  CLC： P228
- Received：18 January 2023，
  
  Published：05 April 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
杨瀚融,厉芳婷,王恒毅，等.中国高精度速度场建立方法及其在框架转换中的应用[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(4):706-713.

YANG Hanrong,LI Fangting,WANG Hengyi,et al.A Method of Building High Precision Velocity Model in China and Its Application to Frame Transformation[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(4):706-713.
杨瀚融,厉芳婷,王恒毅，等.中国高精度速度场建立方法及其在框架转换中的应用[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(4):706-713. DOI：,10.13203/j.whugis20220772

YANG Hanrong,LI Fangting,WANG Hengyi,et al.A Method of Building High Precision Velocity Model in China and Its Application to Frame Transformation[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(4):706-713. DOI：,10.13203/j.whugis20220772

摘要

高精度全球卫星导航系统(global navigation satellite system

GNSS)定位成果一般在国际地球参考框架（ international terrestrial reference frame，ITRF）下表达，但是中国测绘成果要求采用2000国家大地坐标系(China geodetic coordinate system 2000，CGCS2000)，高精度速度场模型是实现两者转换的关键。目前大多研究没有考虑不同函数拟合方法在不同速度方向上的表现，也没有深入研究同一方法不同的参数设置对速度场构建的影响。因此，根据中国大陆地壳运动监测网(crustal movement observation network of China

CMONOC)的260多个连续运行基准站和中国境内及周边地区的90个国际GNSS服务站数据，基于张力样条函数法和克里金法，分别采用不同的参数设置构建了覆盖全国的1 mm级高精度速度场模型，确立了在东、北、天 3方向精度最高的3种方法，并用这3种方法构建组合速度场模型。将该模型应用于全国范围连续运行基准站的ITRF2014和CGCS2000坐标转换。研究结果表明，所建立的组合速度场整体转换精度为2.261 cm，单一方向分量的转换精度维持在1.3 cm左右，能实现中国境内大范围测绘成果厘米级精度的基准转换。

Abstract

Objectives

High precision global navigation satellite system (GNSS) positioning results are gene‑rally expressed under the international terrestrial reference frame(ITRF)

but China's surveying and mapping results require the use of the China geodetic coordinate system 2000 (CGCS2000). High precision velocity field model is the key to achieve the conversion between ITRF2014 and CGCS2000. At present

most studies use a single method to build the velocity field model

without in-depth study of the impact of different parameter settings on the construction of the velocity field

and without discussion of the performance of different methods in different speed directions.

Methods

For this reason

based on the data of 260 continuously operating reference stations （CORS) of the crustal movement observation network of China (CMONOC) and 90 International GNSS Service stations within and around China

and based on the tension spline function method and the Kriging method. We use different parameter settings to build a 1 mm high-precision velocity field model covering the country

establish 3 methods with the highest accuracy in 3 directions of east

north

and use these 3 methods to build a combined velocity field field. The model is applied to the coordinate transformation of ITRF2014 and CGCS2000 of CORS nationwide.

Results

The research results indicate that the overall conversion accuracy of the combined velocity field is about 2.261 cm

and the conversion accuracy of a single directional component is maintained at around 1.3 cm

which can achieve benchmark conversion of centimeter level accuracy for large-scale surveying and mapping results in China.

Conclusions

Based on experiments

we conclude that constructing the optimal component velocity field and forming a combined velocity field through different methods can effectively improve the accuracy of the overall velocity field model and be further applied in practice.

关键词

Keywords

references

陈俊勇 . IERS地球参考系统、大地测量常数及其实现［J］. 大地测量与地球动力学， 2005 ， 25 （ 3 ）： 1 - 6 .

CHEN Junyong . Terrestrial Reference System， Geodetic Constants and Their Realization ［J］. Crustal Deformation and Earthquake ， 2005 ， 25 （ 3 ）： 1 - 6 .

蒋志浩，刘经南，王凡，等 . 全球CGCS2000坐标框架的构建理论研究［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2018 ， 43 （ 2 ）： 167 - 174 .

JIANG Zhihao ， LIU Jingnan ， WANG Fan ， et al . Research on Construction Theory of Global CGCS2000 Coordinate Frame ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2018 ， 43 （ 2 ）： 167 - 174 .

姜卫平，李昭，刘万科，等 . 顾及非线性变化的地球参考框架建立与维持的思考［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2010 ， 35 （ 6 ）： 101 - 105 .

JIANG Weiping ， LI Zhao ， LIU Wanke ， et al . Some Thoughts on Establishment and Maintenance of Terrestrial Reference Frame Considering Non-linear Variation ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2010 ， 35 （ 6 ）： 101 - 105 .

魏子卿，刘光明，吴富梅 . 2000 中国大地坐标系：中国大陆速度场［J］. 测绘学报， 2011 ， 40 （ 4 ）： 403 - 410 .

WEI Ziqong ， LIU Guangming ， WU Fumei . China Geodetic Coordinate System 2000：Velocity Field in Mainland China ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2011 ， 40 （ 4 ）： 403 - 410 .

吴富梅，刘光明，魏子卿 . 利用局域欧拉矢量法建立CGCS2000速度场模型［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2012 ， 37 （ 4 ）： 432 - 435 .

WU Fumei ， LIU Guangming ， WEI Ziqing . Velocity Field Model of CGCS2000 Based on Euler Vector of Local Area ［J］. Geomatics and Information Scien‑ce of Wuhan University ， 2012 ， 37 （ 4 ）： 432 - 435 .

曾安敏，秦显平，刘光明，等 . 中国大陆水平运动速度场的多面函数模型［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2013 ， 38 （ 4 ）： 394 - 398 .

ZENG Anmin ， QIN Xianping ， LIU Guangming ， et al . Hardy Multi-Quadric Fitting Model of Chinese Mainland Horizontal Crustal Movement ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2013 ， 38 （ 4 ）： 394 - 398 .

任营营，王解先，王虎，等 . 基于局部无缝Delaunay三角网反距离加权法构建中国大陆速度场［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2021 ， 46 （ 7 ）： 1071 - 1080 .

REN Yingying ， WANG Jiexian ， WANG Hu ， et al . Construction of Velocity Field in Chinese Mainland Based on Local Seamless Delaunay Triangulation with Inverse Distance Weighting Method ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2021 ， 46 （ 7 ）： 1071 - 1080 .

王虎，任营营，连丽珍，等 . 大规模GNSS网数据处理一体化方案与中国大陆水平格网速度场模型构建研究［J］. 大地测量与地球动力学， 2020 ， 40 （ 9 ）： 881 - 887 .

WANG Hu ， REN Yingying ， LIAN Lizhen ， et al . Research on an Integrational Scheme of Large-Scale GNSS Network Data Processing and Establishment of the Horizontal Grid Velocity Field Model in Chinese Mainland ［J］. Journal of Geodesy and Geodynamics ， 2020 ， 40 （ 9 ）： 881 - 887 .

谢方 . 基于2000国家大地坐标系的中国大陆速度场模型建立方法研究［D］. 西安：长安大学， 2013 .

XIE Fang . Research on the Modeling Approach of Velocity Field in China Continent Based on China Geodetic Coordinate System 2000 ［D］. Xi'an ： Chang’an University ， 2013 .

王建红，李涌涛，马洪磊 . 中国大陆速度场在CGCS2000坐标转换中的应用研究［J］. 大地测量与地球动力学， 2022 ， 42 （ 4 ）： 398 - 402 .

WANG Jianhong ， LI Yongtao ， MA Honglei . Research on the Application of Velocity Field in Chinese Mainland in CGCS2000 Coordinate Conversion ［J］. Journal of Geodesy and Geodynamics ， 2022 ， 42 （ 4 ）： 398 - 402 .

于亮，朱璇，陈永祥，等 . 基于CMONOC建立和评估中国大陆地壳运动速度场模型［J］. 大地测量与地球动力学， 2017 ， 37 （ 7 ）： 704 - 708 .

YU Liang ， ZHU Xuan ， CHEN Yongxiang ， et al . The Building and Estimating of Velocity Field in the Chinse Mainland Based on CMONOC ［J］. Journal of Geodesy and Geodynamics ， 2017 ， 37 （ 7 ）： 704 - 708 .

施闯，魏娜，李敏，等 . 利用北斗系统建立和维持国家大地坐标参考框架的方法研究［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2017 ， 42 （ 11 ）： 1635 - 1643 .

SHI Chuang ， WEI Na ， LI Min ， et al . Approaches to Realize and Maintain National Terrestrial Referen‑ce Frame Based on BDS Data ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2017 ， 42 （ 11 ）： 1635 - 1643 .

姜卫平，王锴华，李昭，等 . GNSS坐标时间序列分析理论与方法及展望［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2018 ， 43 （ 12 ）： 2112 - 2123 .

JIANG Weiping ， WANG Kaihua ， LI Zhao ， et al . Prospect and Theory of GNSS Coordinate Time Series Analysis ［J］. Geomatics and Information Scien‑ce of Wuhan University ， 2018 ， 43 （ 12 ）： 2112 - 2123 .

WANG H ， REN Y Y ， WANG A H ， et al . Two-Decade GNSS Observation Processing and Analysis with the New IGS Repro3 Criteria： Implications for the Refinement of Velocity Field and Deformation Field in Continental China ［J］. Remote Sensing ， 2022 ， 14 （ 15 ）： 3719 .

任雅齐．基于GPS数据的中国地壳运动速度场模型的建立［D］. 郑州：信息工程大学， 2012 .

REN Yaqi . Establishment of Chinese Rustal Movement Velocity Model Based on the GPS Data ［D］. Zhengzhou ： Information Engineering University ， 2012 .

张杰，范玉磊，董海政，等 . ITRF框架与CGCS2000坐标转换的研究［J］. 全球定位系统， 2017 ， 42 （ 6 ）： 79 - 83 .

ZHANG Jie ， FAN Yulei ， DONG Haizheng ， et al . Research on Coordinate Transformation Between ITRF Frame and CGCS2000 ［J］. GNSS World of China ， 2017 ， 42 （ 6 ）： 79 - 83 .

姜卫平，袁鹏，田挚，等 . 区域CORS组网中的坐标基准统一方法［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2014 ， 39 （ 5 ）： 566 - 570 .

JIANG Weiping ， YUAN Peng ， TIAN Zhi ， et al . Coordinate Datum Unification for Regional CORS Network Combination ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2014 ， 39 （ 5 ）： 566 - 570 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Geometric and Frequency-Domain Constrained Single-Step Diffusion for Seabed Terrain Super-Resolution Reconstruction

High-Resolution L-Band InSAR Study of Intense Near-Field Deformation Associated with Shallow Moderate Earthquakes

Intelligent Change Detection Method and Application Based on Wuhan-1 Satellite Imagery

A Review of GNSS Intentional Interference Detection Technologies for Mass-Market Intelligent Terminals： Research Status and Prospects

Three-State Fusion Support Problem of Marine Geographic Information for Ship Navigation

Related Author

Yingying REN

Jiexian WANG

Hu WANG

Lizhen LIAN

Yangfei HOU

Yongzhe WANG

Related Institution

College of Surveying and Geo⁃informatics, Tongji University

Chinese Academy of Surveying and Mapping

Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences

Institute of Geophysics, China Earthquake Administration

AI问答

⁰