1.一种集成GNSS和CCD天顶筒的高精度垂线偏差快速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，在测站点上架设CCD天顶筒，使其光轴指向天顶方向，对天顶区域连续在0°和180°方向进行拍摄，获取CCD恒星图像，并由高精度电子水平仪获取天顶筒的倾斜数据，由GNSS获取观测时间信息和测站点的大地坐标；

第二步，对CCD天顶筒拍摄的FITS格式的CCD恒星图像进行读取，再进行背景噪声消除；

第三步，对噪声消除后的CCD恒星图像进行恒星星象区域的自动搜索；

第四步，运用改进的修正二维矩方法，计算上述自动搜索出的恒星星象区域的能量中心的影像坐标；

第五步，对适用星表进行处理，通过GNSS获取的时间信息以及测站点的大地坐标，结合EGM2008计算测站点的粗略天文坐标；

根据计算的测站点粗略天文坐标对星表中与CCD恒星图像相对应的区域进行截取，并计算曝光时刻天顶区域的恒星赤道坐标与视星等信息，并将恒星赤道坐标投影到切平面上转换为平面坐标；

第六步，对CCD影像中的星象与星表投影到平面上的恒星进行识别、匹配；

第七步，依据匹配成功的星对，利用最小二乘法计算摄影测量投影变换公式中的坐标转换系数，并迭代计算测站点的初始赤道坐标，再转换为测站点的初始天文坐标；

第八步，将高精度电子水平仪获取的天顶筒倾斜改正数据和极移改正数据转换至子午方向和卯酉方向上，确定出测站点的精确天文坐标；

第九步，结合GNSS测量数据解算出的测站点大地坐标，并根据Helmert公式，即可计算出测站点的垂线偏差。

2.根据权利要求1所述的集成GNSS和CCD天顶筒的高精度垂线偏差快速测量方法，其特征在于，所述背景噪声消除所采用的方法为3×3中值滤波法，具体步骤如下：步骤一，确定一个以某个像素为中心点的3×3邻域；

步骤二，将该邻域中各个像素的灰度值(x1,x2,x3,...,xn)按从小到大进行排序：x1≤x2≤x3...≤xn；

步骤三，按公式计算出各个像素的灰度值的中值Y：步骤四，以中值Y代替原来中心点的灰度值，进行中值滤波；

步骤五，确定一个以另一个像素为中心点的3×3邻域，重复上述步骤二至步骤四，直至全部像素滤波完成。

3.根据权利要求1所述的集成GNSS和CCD天顶筒的高精度垂线偏差快速测量方法，其特征在于，所述恒星星象区域的自动搜索是采用区域生长算法进行的。

4.根据权利要求1所述的集成GNSS和CCD天顶筒的高精度垂线偏差快速测量方法，其特征在于，所述改进的修正二维矩方法，是在以往的修正二维矩方法上，运用迭代计算方法对阈值进行改进，其步骤如下：第1步，提取CCD恒星图像中最大灰度值gmax和最小灰度值gmin，令k

第2步，根据阈值T把CCD恒星图像区分为星象区域和背景区域，其中，星象区域位置(xi,yj)的灰度值gk+1(xi,yj)＞0，而背景区域的灰度值为0，如公式所示：则，按公式(4)求得星象区域的平均灰度值：令 将式(4)代入，可得：

k k+1

第3步，设置一个正数μ，如果|T-T |＜μ，则终止迭代计算过程，按公式(6)求得最优阈值：k

T＝T+B (6)

k k+1 k k+1

如果|T-T |≥μ，则令T＝T ，继续进行第二步的迭代计算；

第4步，按公式(7)和式(8)，求出CCD恒星图像中星象区域中心坐标：

5.根据权利要求1所述的集成GNSS和CCD天顶筒的高精度垂线偏差快速测量方法，其特征在于，所述适用星表的处理是通过调用AURIGA中的NOVAS-F程序，并结合GNSS获取的时间信息，对观测历元观测到的恒星位置与适用星表历元恒星平位置存在差异的各影响要素进行改正，以获取星表中恒星的视位置；

然后，对星表中与CCD恒星星像相对应的区域进行截取，截取过程分为两步：第一步，在集成CCD和GNSS数字天顶筒进行观测之前，首先对星表中本观测时段可能通过测站点天顶区域的恒星信息进行截取，星表截取范围以将观测时可能出现在天顶区域视场内的恒星全部覆盖为原则，其测站点赤道坐标(α2,δ2)由如下公式(9)求得：δ2＝Φ2

α2＝Λ2+GAST (9)

上式(9)中，(Φ2,Λ2)为测站点的初始天文坐标，该初始天文坐标是采用GNSS大地测量结果和EGM2008重力场模型计算出测站点的垂线偏差，再推得测站点的天文坐标，取近似值得到的；

所述星表截取范围大于数字天顶筒视场；

在截取范围确定后，运用恒星视位置计算模型对观测时段内可能出现在该范围内的恒星信息进行截取，并将这些信息进行存储；

第二步，在进行恒星匹配工作前，需对以上星表区域进行进一步截取，使该区域能够完全与CCD恒星图像区域对应，其截取条件如下：αmin＜α1＜αmax

δmin＜δ1＜δmax (10)上式(10)中：

(α1,δ1)为天顶区域视场内恒星的赤道坐标；

αmin、αmax、δmin、δmax取决于测站点的赤道坐标(α2,δ2)和数字天顶筒的视场Fi，其计算公式如下：αmin＝α2-Fi/2

αmax＝α2+Fi/2

δmin＝δ2-Fi/2 (11)δmax＝δ2+Fi/2

所述将恒星赤道坐标投影到平面上转换为平面坐标是按投影变换公式(12)和(13)计算得出的：m＝tan(q-δ2) (13)

上式(12)和(13)中：

cotq＝cotδ1cos(α1-α2)；

(l,m)为恒星平面坐标；

(α1,δ1)为天顶区域视场内恒星的赤道坐标。

6.根据权利要求1所述的集成GNSS和CCD天顶筒的高精度垂线偏差快速测量方法，其特征在于，所述恒星的识别、匹配是采用四边形算法进行的，其匹配原则为CCD恒星图像中四颗亮星组成的四边形与星表中四颗亮星组成的四边形的四条边比例相同，即公式(14)：令 (i＝1,2,3,4)，则边长比SCi的标准差按公式(15)计算得出：上式(15)中，ν＝Σ(SCi)/4；

则认为CCD恒星图像中σ最小的四颗亮星与星表中的四颗亮星匹配；

根据匹配成功的四颗亮星，按公式(16)、(17)计算出初始坐标转换模型：上式(16)、(17)中：

(X,Y)为星表中亮星投影后的平面坐标；

(x,y)为CCD恒星图像中星象的影像坐标；

然后，利用最小二乘法，按公式(18)计算出初始坐标转换模型：根据计算所得的初始坐标转换模型、CCD恒星图像中除四颗亮星外的其他星象坐标，以及星表中其他星的平面坐标完成所有恒星的匹配；

再根据所有星的匹配结果重新计算坐标转换模型，剔除匹配结果较差的恒星后，计算最终的坐标转换模型。

7.根据权利要求1所述的集成GNSS和CCD天顶筒的高精度垂线偏差快速测量方法，其特征在于，所述天文坐标的计算是指，获取CCD恒星图像中星象的影像坐标与星表中恒星投影后的平面坐标的坐标转换模型后，利用0°和180°方向拍摄到CCD恒星图像，按如下步骤进行测站点天文坐标计算的：第(1)步，假设测站点位于CCD恒星图像的中心位置，即(x,y)z＝(0,0)；

第(2)步，根据计算出的坐标转换模型，获得测站点的初始平面坐标(X,Y)z，再根据摄影测量投影变换公式的逆运算公式计算出测站点的初始赤道坐标；

第(3)步，分别根据0°和180°方向拍摄的CCD恒星图像获取的测站点初始赤道坐标，计算出测站点的初始天文坐标(Φ1,Λ1)、(Φ2,Λ2)，如公式(19)、(20)所示：Φ＝δ (19)

Λ＝α-GAST (20)

上述公式(19)、(20)中：

(Φ,Λ)为测站点天文坐标；

(δ,α)为测站点赤道坐标；

GAST为根据GNSS时间信息计算出的Greenwich时角；

然后，按公式(21)、(22)计算出(Φ1,Λ1)、(Φ2,Λ2)的平均值：第(4)步，将(Φ,Λ)反算至赤道坐标，根据摄影测量投影变换公式重新计算测站点平面坐标(X,Y)z1、(X,Y)z2；

再根据坐标转换公式计算出测站点的CCD影像坐标(x,y)z1、(x,y)z2；

第(5)步，重复以上迭代计算过程，直至相邻两次计算的天文坐标之差小于某一给定数值，则计算过程结束，取最后两次天文坐标的计算结果的平均数作为观测点的天文坐标；

第(6)步，根据高精度电子水平仪获得的仪器水平数据，按公式(23)、(24)计算出仪器的水平改正值：δΦl＝cos(θ+β)n1-sin(θ+β)n2 (23)δΛl＝sin(θ+β)n1+cos(θ+β)n2/cosΦ (24)上述公式(23)、(24)中：

θ为CCD影像坐标系的坐标轴与东西方向的夹角；

β为CCD影像坐标系的坐标轴与高精度电子水平仪轴的夹角；

n1、n2为高精度电子水平仪记录的仪器倾斜值；

再按公式(25)、(26)计算出极移改正值，以对仪器获取的CCD影像数据受到极移影响进行极移改正：δΦp＝-(xpcosΛ-ypsinΛ) (25)δΛp＝-(xpsinΛ+ypcosΛ)tanΦ (26)；

上述公式(25)、(26)中：

(xp,yp)为瞬时极的坐标；

(Φ,Λ)为测站点的天文坐标。

8.根据权利要求1所述的集成GNSS和CCD天顶筒的高精度垂线偏差快速测量方法，其特征在于，所述Helmert公式为公式(27)和公式(28)：ξ＝Φ-φ (27)

η＝(Λ-λ)cosφ (28)；

上述公式(27)、(28)中：

ξ为垂线偏差的子午分量；

η为垂线偏差的卯酉分量；

(Φ,Λ)为测站点天文坐标；

(φ,λ)为测站点大地坐标。