我国GPS跟踪站数据处理与时间序列特征分析

应用国内GPS跟踪站7a的观测数据，分析研究跟踪站坐标位置变化规律，并给出了站坐标和速度场精度的统计分析结果，同时介绍了国内GPS基准站的数据处理方法。通过对时间序列进行分析研究表明，GPS基准站的时间序列具有一定的周期性，高程分量的周期性最为明显，并且时间序列的时频特性表现出明显的区域性。     

联合GPS基准站和验潮站数据确定海平面绝对变化

采用中国地壳运动观测网络工程厦门基准站的GPS观测数据以及厦门验潮站的验潮数据,计算了厦门海域的海平面绝对变化速度,并就高程变化问题作了深入讨论,表明点位高程变化呈周期性,几期GPS连续观测受其影响不能得出实际的高程线性变化速率,指出了要监测验潮站的地壳垂直运动,最好采用多年连续的GPS观测数据。     

GPS时间序列与强震预测研究

应用经验正交函数(EOF)分析方法，对中国大陆连续观测的基准站水平位移时间序列进行分析。通过对1999年3月份以来GPS1000周至1258周的原始时间序列的EOF分析、时间序列中除去长期位移速率后的EOF分析、及强震前半年时间段内的时间序列的EOF分析，研究强震前中国大陆水平位移场的时空演化特征及与强震发生的关系。     

中国地壳运动观测网络GPS观测得到的地壳运动结果

介绍利用中国地壳运动观测网络GPS观测得到的地壳运动结果,包括区域网GPS观测所获得的中国大陆至今最详细的地壳水平位移结果、基准网GPS连续观测得到的水平位移时间序列及由此得到的8级左右大地震前的异常现象、基准网GPS连续观测得到的垂直位移时间序列及西部基准站垂直位移与地球自转速度变化的相关性,简要介绍基本网GPS观测结果.     

应用GPS连续观测修正流动观测垂向速率的分析与实验

目前,基于GPS流动观测确定垂向变化速率受年周期运动影响较大,但因观测数据较少,不能有效消除周期性运动的影响,使得GPS流动观测得到的垂向速率精度较低。提出利用同一区域GPS连续观测修正流动观测垂向速率的方法,首先依据GPS连续站垂向时间序列计算得到连续站的年周期运动振幅,然后进行空间插值得到各流动站的年周期运动振幅,进而对流动站垂向时间序列进行周期性运动修正,最后依据修正后的流动站垂向时间序列求取垂向线性速率。分别选用云南地区陆态网络GPS连续(2010~2013年)和流动观测数据(2011~2013年)进行了验证。结果表明,在年周期运动空间一致性较好的区域,该方法能够有效修正GPS流动观测垂向速率,提高垂向速率的解算精度。     

环境负载对区域GPS基准站时间序列的影响分析

基于1999-2011年中国地壳运动观测网络(CMONOC)及2007-2012年武汉市连续运行卫星定位服务系统(WHCORS)的观测数据,联合中国及周边35个IGS基准站数据,采用GAMIT软件解算,获得了ITRF2008框架下的GPS基准站坐标时间序列.然后采用QOCA计算了环境负载位移,并利用其对GPS时间序列进行改正.研究结果表明环境负载造成的中国区域基准站位移呈现显著的区域性特征,东北、华北、华中区域变化较为一致且较大,西南区域基准站(KUNM)垂直方向的负载位移均方根(RMS)最大值达6.09 mm.通过对改正前后的数据进行时间序列分析,认为环境负载改正能够削弱中国区域大多数GPS基准站(约70%)垂直及水平东方向位移时间序列的非线性变化,其加权均方根(WRMS)减小量最大达1.5 mm,但是对于水平北方向坐标时间序列的改善作用不明显.     

中国地壳运动观测网络基准站时间序列精度分析

根据中国地壳运动观测网络基准网1999年3月至2003年8月的GPS观测时间序列,采用滤波法、差分法和残差估计法对时间序列的各个分量(东西、南北、垂直)分别进行了精度评定,并进行了比较,得出了一些结论,可根据实际需要,应用不同的精度分析方法。     

我国IGS基准站高程时间序列抗差功率谱估计

为更清晰地了解基准站高程序列的周期运动特性,本文采用抗差最小二乘迭代与功率谱估计相结合的方法,分析了我国6个IGS基准站近11年观测得到的高程时间序列数据。在功率谱分析获取准确的高程运动第一主周期项的基础上,继续抗差迭代,并分离出高程方向运动的其他主周期项和振幅,得到了主要周期项对高程方向运动能量的贡献大小,基准站高程方向具有接近一年的年周期运动和多于一年的第二主周期项运动,半周年项运动所占的比重很小。     

陆态网络GNSS基准站地壳运动速度场分析

针对中国大陆构造环境监测网络(陆态网络)中观测数据处理的期数过少或解算成果的坐标系统不统一等问题,该文在ITRF2008中对陆态网络239个GNSS基准站从2010年1月至2013年8月的观测数据进行解算,获取站点的坐标时间序列,估计了站点的水平和垂直运动速度场,并分析了中国大陆地壳运动特征。结果表明:GNSS基准站在ITRF2008中的坐标时间序列整体上符合线性变化趋势,东西方向的幅度变化大,高程方向受观测噪声的影响较大一些;高程方向相比较水平方向的年周期性更为明显;水平速度场明显有自西向东运动的趋势,且西藏块体中测站变化最为明显;垂直运动速度场中,华中、华南、华东块体中测站存在较低速率的下降,其他块体的测站存在较低速率的隆升。     

利用GPS基准站数据浅析我国地壳垂直运动

应用国内GPS基准站1999-2005年共？年的垂直位移时间序列数据，浅析我国的地壳垂直运动。粗略地分析GPS基准站的垂向位移分量时间序列，表明地壳垂直运动受到多种因素的影响。     

天津市GPS连续站数据的处理与分析

简要介绍了天津市12个GPS连续运行站的建设状况和在各领域中的应用，通过最新的精密处理策略对一年多的数据进行计算，得到精确的ITRF坐标时间序列，并分析了ITRF框架下天津市地面水平和垂直坐标变化规律，为GPS技术的进一步运用打下基础。     

Nontectonic signals in reprocessed continuous GPS position time series of CMONOC

The nearly nine-year continuous GPS data collected since 1 March 1999 from the Crustal Motion Observation Network of China (CMONOC) were consistently analyzed. Most of the nonlinear movements in the cumulative position time series produced by CMONOC data center disappeared; and more accurate vertical terms and tectonic signals were extracted. Displacements caused by atmospheric pressure loading, nontidal ocean loading, soil moisture mass loading, and snow cover mass loading using the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) Reanalysis I/II models and Estimation of the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO) data can explain most of the vertical annual terms at many stations, while only parts can be explained at Lhasa and southern coastal sites, indicating that there are some deformation mechanisms that are still unknown or not modeled accurately. The remarkable differences in vertical position time series for short-baseline sites reveal that GPS stations can be greatly affected by local factors; and attention should be paid when explaining observed GPS velocity vectors.     

Nontectonic signals in reprocessed continuous GPS position time series of CMONOC

The nearly nine-year continuous GPS data collected since 1 March 1999 from the Crustal Motion Observation Network of China(CMONOC) were consistently analyzed.Most of the nonlinear movements in the cumulative position time series pro-duced by CMONOC data center disappeared;and more accurate vertical terms and tectonic signals were extracted.Displacements caused by atmospheric pressure loading,nontidal ocean loading,soil moisture mass loading,and snow cover mass loading using the National Centers for Environmental Prediction(NCEP) Reanalysis I/II models and Estimation of the Circulation and Climate of the Ocean(ECCO) data can explain most of the vertical annual terms at many stations,while only parts can be explained at Lhasa and southern coastal sites,indicating that there are some deformation mechanisms that are still unknown or not modeled accurately.The remarkable differences in vertical position time series for short-baseline sites reveal that GPS stations can be greatly affected by lo-cal factors;and attention should be paid when explaining observed GPS velocity vectors.     

质量负荷引起地表形变的格林函数和球谐函数方法对比研究

固体地球对地表质量负荷响应,一般采用格林函数或球谐函数方法来计算。两者在数学上是等价的,在实际计算中存在差异。应用地表流体质量负荷变化数据,定量分析了二者在计算地表位移时的精度。结果表明,同一负荷作用下对单点地表位移的计算,两者的精度在误差水平上是一致的,其计算效率也是一致的;但在计算全球1°规则网格站点时,球谐函数方法要比格林函数方法在计算效率上快近100倍。对地表流体质量变化而言,2°空间网格的分辨率一般可满足改正GPS位移数据的精度,且地表流体引起的站点垂直位移变化可解释超过50%的GPS观测方差。     

一种改进的GPS区域叠加滤波算法

GPS时间序列的空间滤波可以提高观测数据的信噪比，有利于获取更高精度的地壳形变信息。区域叠加滤波算法的空间滤波结果随着测站数和空间尺度不同而不同，不利于研究GPS时间序列中的形变信息。为了削弱区域叠加滤波受空间尺度的影响，提出一种不以空间尺度作为约束条件，同时引入相关系数和距离因子的区域叠加滤波算法。采用2010—2017年中国区域260个GPS连续观测站的时间序列展开空间滤波方法的研究，计算结果表明，对比相关性区域叠加滤波算法，考虑GPS时间序列之间的相关系数和距离因子更有利于提取GPS时间序列中的共模误差，且受空间尺度的影响较小。对比3种不同距离因子的区域叠加滤波算法，可知引入距离反比的空间滤波算法可实现更优的空间滤波。采用该方法空间滤波后可使GPS时间序列残差降低30%~40%，GPS速度场精度提高30%~40%。此算法实现了更优的GPS形变场估计，为研究中国区域的地壳运动和其动力学机制提供了可靠的数据基础。     

Trajectory models and reference frames for crustal motion geodesy

We sketch the evolution of station trajectory models used in crustal motion geodesy over the last several decades, and describe some recent generalizations of these models that allow geodesists and geophysicists to parameterize accelerating patterns of displacement in general, and postseismic transient deformation in particular. Modern trajectory models are composed of three sub-models that represent secular trends, annual oscillations, and instantaneous jumps in coordinate time series. Traditionally the trend model invoked constant station velocity. This can be generalized by assuming that position is a polynomial function of time. The trajectory model can also be augmented as needed, by including one or more logarithmic transients in order to account for typical multi-year patterns of postseismic transient motion. Many geodetic and geophysical research groups are using general classes of trajectory model to characterize their crustal displacement time series, but few if any of them are using these trajectory models to define and realize the terrestrial reference frames (RFs) in which their time series are expressed. We describe a global GPS reanalysis program in which we use two general classes of trajectory model, tuned on a station by station basis. We define the network trajectory model as the set of station trajectory models encompassing every station in the network. We use the network trajectory model from the each global analysis to assign prior position estimates for the next round of GPS data processing. We allow our daily orbital solutions to relax so as to maintain their consistency with the network polyhedron. After several iterations we produce GPS time series expressed in a RF similar to, but not identical with   ITRF2008. We find that each iteration produces an improvement in the daily repeatability of our global time series and in the predictive power of our trajectory models.     

基于IGS连续跟踪站的GPS高程时间序列分析

对全球分布的IGS连续跟踪站GPS高程分量时间序列,进行了小波多分辨率分析,发现各台站高程时间序列大都存在着季节性变化,这种以半周年项和周年项为主的季节性变化是由多种地球物理现象引起的,我们从多个方面分析了原因,并着重分析了大气压强的影响。利用分析的结果讨论了地壳垂直变化的规律,得出地球存在以半年和周年为周期的整体性扩张与收缩振荡运动,同时南北半球的变化规律存在差异的结论。     

珠峰及周边地区强震影响垂直形变特征研究

2015年尼泊尔地震对珠穆朗玛峰高程的影响,近年一直受到全世界关注.2020年珠穆朗玛峰高程测量在珠穆朗玛峰及周边地区布设了高精度的全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)形变监测网,收集了1999-2020年跨喜马拉雅山脉的32个连续运行参考站(continu...     

大气负荷对我国GNSS站地壳垂向形变影响分析

为了研究近年来我国GNSS基准站地壳大气负荷垂向形变细部特征,使用格林函数积分及简化方法对中国大陆构造环境监测网络中的6个基准站共计36个月的大气负荷效应进行了计算和分析,结果表明,大气负荷是造成地壳非构造垂向形变的重要因素,大气负荷效应引起的地壳垂向形变量的区域性差异及垂向形变量在我国东北部和西部新疆地区为最大,大气负荷效应改正可使GPS垂向精度进一步提高。