GPS坐标时间序列中地表环境负载效应区域特征分析

选取全球417个IGS测站2000~2012年环境负载数据分析非潮汐海洋、大气、积雪和土壤湿度等负载对GPS测站时间序列位移的影响以及与测站地理位置之间的联系。研究表明,大气压力对GPS时间序列位移的影响最大,U方向最大达到20 mm,积雪负载的影响最小。4种负载对GPS时间序列高程方向的影响可达cm级,且大气及非潮汐海洋负载呈现显著的区域性特征。     

环境负载对GNSS坐标时间序列噪声特性的影响研究

基于中国大陆构造环境监测网络的连续GNSS观测数据,选取云南省25个测站的坐标时间序列研究地表质量变化对建立噪声模型的影响。计算陆地水负载、大气压负载和非潮汐海洋负载引起的测站非线性变化,采用极大似然估计对不同噪声组合进行分析,分别建立负载改正前后各GNSS测站的最优噪声模型,同时估计速度的不确定度。结果发现,云南省GNSS测站各分量的噪声特性主要表现为闪烁噪声+白噪声(FN+WN);环境负载改正能够改变坐标时间序列的最优噪声模型;用加入环境负载改正后建立的最优噪声模型估计各测站的速度不确定度,对于E、N、U分量,分别有72%、80%、68%的测站的速度不确定度变小。     

一种削弱区域CORS站坐标时间序列非线性变化的方法

为削弱测站非线性变化对速度场模型和噪声模型的影响,提出一种EMD分解与环境负载改正相结合的方法,利用徐州区域10个CORS站近2 a（2016-06～2018-05）的时间序列对该方法进行验证。首先利用Bernese软件解算测站坐标时间序列,对去线性项的时间序列进行EMD分解,重构周期项和残差项;然后利用GFZ发布的环境负载产品对重构的周期项进行改正,以谐波函数拟合加环境负载改正方法作为对照。结果表明,EMD分解与环境负载改正方法对非线性项具有18%的修正效果,优于谐波函数拟合加环境负载改正方法;各测站在水平N方向和E方向改正不明显,U方向改正效果明显,产品综合改正效果优于单个产品改正效果。     

非构造形变对中国大陆GNSS基准站垂向周期运动的影响

解算陆态网络2011~2013年GNSS基准站,获取其坐标时间序列,并定量计算非潮汐海洋、大气、积雪和土壤湿度对测站产生的非构造形变,以修正GNSS垂向时间序列。修正后,GNSS垂向序列特性发生显著变化:周年运动振幅和初相均发生明显变化,振幅明显缩小(个别站增大),缩小幅度因不同区域而存在差异;修正前相位与修正后存在一定的系统偏差,大约滞后2~3个月,这种系统偏差可能是GNSS测站对地球物理因素"迟钝反应"的综合表现;半周年运动的变化主要体现在振幅上,缩小幅度在1mm左右。     

顾及共模误差的四川连续GPS基准站坐标时间序列噪声分析

使用GAMIT/GLOBK软件处理四川省内23个连续GPS基准站2010～2015年数据,获取各测站的坐标时间序列,然后利用堆栈法对其进行空间滤波以剔除共模误差,通过谱指数计算和最大似然估计法（MLE）对滤波后的GPS站坐标时间序列进行噪声分析。结果表明,四川连续GPS基准站坐标时间序列N、U方向最优噪声模型为WN+FN,E方向最优噪声模型为WN+FN+RWN;空间滤波可以降低闪烁噪声,同时使一些测站显现出随机漫步噪声;根据GPS站坐标时间序列估计基准站速度时,应当顾及有色噪声的影响。     

不同海潮模型对中国沿海区域海潮负荷位移改正影响分析

选取FES2004、EOT11a、TPXO7.2和Chinasea2010等4个海潮模型,首先通过矢量差评价不同海潮模型的潮波参数差异,然后利用中国大陆构造环境监测网络23个沿海测站的GNSS连续观测数据,通过计算不同海潮模型改正前后GNSS时间序列的wRMS,评价基于不同海潮模型的海潮负荷位移改正的有效性。结果表明,不同海潮模型的潮波参数存在mm级差异,且沿海区域差异远比内陆区域显著。此外,海潮负荷改正对中国沿海区域测站坐标时间序列wRMS影响较大,大部分测站坐标时间序列进行海潮负荷改正后,wRMS减小10%~70%;改正后wRMS改善幅度与测站所属区域有关,东海沿岸测站wRMS的改善较渤海、黄海和东海沿岸测站更显著,可减小50%以上;wRMS改善程度的模型间差异为1%~2%,其中基于FES2004模型的改正对序列wRMS的影响最大,可达67.5%。     

潮汐效应对香港地区GPS PPP的影响

选取香港地区12个CORS站数据,研究潮汐效应对该地区GPS精密单点定位的影响。结果显示:1)固体潮对测站位移的影响最大,海潮负荷影响次之,极潮影响最小;固体潮与海潮对测站位移的影响存在明显的半日、周日周期,在香港地区,垂直方向的影响最大分别可达300mm及25mm,极潮的影响基本保持稳定,约为2mm。2)潮汐效应对香港地区测站GPS精密单点定位静态解及动态解结果的影响达cm量级。研究表明,长期连续观测不能完全消除潮汐的影响,因此获取高精度GPS精密定位结果时需顾及固体潮、海潮、极潮的影响。     

城市CORS坐标时间序列噪声模型建立与分析

以GAMIT/GLOBK处理得到高精度常州CZCORS坐标时间序列,用奇异谱分析方法对其进行空间滤波,使用最大似然估计方法对剔除共性误差的坐标时间序列进行噪声特征分析,得出最优白噪声模型为“WH”,N、U分量最优有色噪声模型为“WH+FN”,E分量最优有色噪声模型为“WH+FN+RWN”。根据最优有色噪声模型估计出的CZCORS站速度场表现为东南方向整体运动的趋势,其整体位移变化值及运动方向与周围IGS站基本一致。     

HHT-EEMD用于IGS站高程时间序列分析

利用经验模态分解（EMD）和整体经验模态分解（EEMD）方法,将BJFS站2000~2015年高程时间序列进行分解,发现其不仅存在1 a、0.5 a、0.25 a、2个月、1个月以及长周期等周期项,还存在以往方法很难探测出来的近似2 a周期信号。与EMD分解结果对比,整体经验模态分解可以明显减弱模式混叠现象。对各分量进行Hilbert 变换（HHT）,得到时间-频率-能量的Hilbert 频谱图。结果表明,年周期和2 a周期变化是高程运动的主要贡献项。利用小波变换方法对比验证EEMD的分解结果表明,与小波分析相比,EEMD重构信号与高程序列差异的RMS更小,证明了HHT-EEMD方法在数据资料分析过程中的有效性。对环境负载及GRACE负载造成的测站位移进行功率谱分析得出,环境负载确实会造成IGS站高程时间序列的1 a、0.5 a以及季节性运动,GRACE负载还验证了2 a信号的存在。     

华北地区GPS基准站坐标时间序列噪声特征研究

利用华北地区GPS连续运行基准站网络2008-08~2013-04观测数据,分析36个基准站坐标时间序列的噪声特征。利用区域堆栈滤波方法对GPS单日解坐标时间序列进行共性误差剔除,使用极大似然估计准则定量估计坐标时间序列的噪声特性,并分析有色噪声对测站计算速度的影响。结果表明,华北地区GPS基准站坐标时间序列的共性误差在N、E和U方向分别约为1 mm、1 mm和3 mm,且共性误差具有类似闪烁噪声的特性;共性误差剔除前,坐标时间序列的噪声特性可以用可变白噪声加闪烁噪声模型或可变白噪声加幂律噪声模型来描述;共性误差剔除后降低了坐标时间序列噪声中闪烁噪声的成分,突出了本地效应部分噪声,坐标时间序列的噪声特性可以用可变白噪声加闪烁噪声和随机漫步噪声模型或可变白噪声加幂律噪声模型来描述;最优噪声模型计算的速度误差比仅考虑可变白噪声所计算的速度误差增大5~8倍;剔除共性误差,可使测站速度的精度获得40%左右的提高。     

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FES2004和GOT4.7海潮模型改正对全球PPP的影响特征及差异分析

针对目前少有全球范围PPP海潮负荷影响特征分析的问题,对比FES2004与GOT4.7海潮模型改正前后20个IGS站静态和动态PPP的解算结果,探讨2种模型下的潮波差异。实验结果表明,海潮负荷引起全球沿海站点的U方向位移达5 cm,但在地中海及波罗的海等陆间和内陆海域,并非单纯随站点离海岸线越近位移越大;海潮负荷在世界范围24 h静态PPP中对坐标误差RMS的影响达数mm,改正后收敛时间提升率最高达30%,但在某些岛屿和陆海交界地带对E、N方向的改正效果较差;基于2种模型计算的全球M₂分潮U方向差异在近海区域最大可达13 mm,且地理分布上与海潮本身无必然联系,负荷形变差异具有与海潮类似的周期性特征,在马来群岛附近达数mm,且半日潮差异高于周日潮与半月潮。     

海潮模型差异对GNSS坐标时间序列周期信号及噪声特性影响分析

选取FES2004、EOT11a、TPXO7.2和Chinasea2010等4种海潮模型分别对23个CMONOC沿海测站进行海潮负荷位移改正,分析不同海潮模型对中国沿海区域测站坐标时间序列的影响。定量比较高频潮波参数模型间差异对周期信号的影响,结果表明,周日、半日潮波参数差异对海潮负荷位移改正后序列长周期信号、周年信号和半周年信号功率的影响最大可达4.3%、2.6%、2.0%和9.1%、0.7%、9.6%。基于Chinasea2010和TPXO7.2海潮模型的OTL改正使WN+FN+RWN测站噪声组合所占比例增至43%,而基于FES2004模型的OTL改正对测站速度不确定度的改善最大,39%的测站得到60%~98%的改善。     

地震对IGS基准站坐标时序噪声特性的影响

选取日本7个IGS基准站在2011-03-11东日本大地震前后各3 a的坐标时间序列,计算此区域的共模误差,利用CATS软件确定地震前后基准站各分量的最优噪声模型,分析共模误差和东日本大地震对基准站坐标时序噪声特性的影响。结果表明,共模误差在N、E、U方向均表现出较为明显的周期特性,且地震的发生导致其N、U方向均值分别增大2.1倍和1.5倍;利用空间滤波的方法剔除共模误差后,水平方向的闪烁噪声得到较明显的削弱;IGS基准站各分量表现出不同的噪声特性,其变化因站而异,并未表现出明显的规律;地震对基准站坐标时序噪声的影响主要表现为BP、FN和RW特性,且距离震中越近,这种影响越明显。     

顾及共模误差的西南极GPS坐标时间序列噪声分析

使用Bernese 5.2软件双差定位程序处理西南极区域24个GPS基准站9 a的观测资料,获得各站单日解坐标时间序列.利用主分量分析法和独立分析法对其进行空间滤波,对比分析2种方法的滤波效果,然后采用极大似然估计法分析滤波前后各站时间序列的噪声特征,建立最优噪声模型,并分析共模误差对测站速度的影响.结果表明,2种方法...     

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