欧洲地区共模误差提取及分析

针对跨度较长时间序列共模误差噪声特征研究较少,选择空间滤波的方法对较长时间序列进行分析以满足参考框架建立的需要。选取欧洲地区58个IGS基准站2001—2011年的坐标时间序列,采用区域叠加滤波法、分区区域叠加滤波法和相关系数加权叠加滤波法求取共模误差,并以滤波后时间序列相关系数和残差时间序列标准差为标准对其进行对比分析;进而,利用极大似然估计的方法对每个区域共模误差及滤波前后坐标时间序列进行噪声分析。结果表明:分区区域叠加滤波法最适合欧洲地区共模误差的提取;共模误差主要成分是闪烁噪声,也包含白噪声、随机漫步噪声等;当时间序列长度较长时,N、E方向受共模误差影响较小,可忽略,U方向受共模误差影响较大,需要考虑。     

共模误差对坐标时间序列分析的影响

基于2013年至2018年环渤海地区GPS基站6年的观测数据,研究了共模误差对坐标时间序列分析的影响。首先利用主成分分析方法提取环渤海区域27个基准站的共模误差,以N、E、U三个方向的第一主成分来计算共模误差;然后使用最大似然估计法得到各测站剔除共模误差前后的噪声。发现在消除共模误差后,N,E,U方向的相对坐标时间序列得到改善,白噪声,闪烁噪声和随机行走噪声明显减小。结果表明,共模误差的剔除有效的提高了坐标时间序列分析的精度。     

东北陆态网坐标时序有色噪声及环境负载分析

利用Hector软件解算我国东北地区16个陆态网络连续站近10 a的时间序列观测数据,获取连续站坐标残差时间序列数据,进而确定最优噪声模型,最终得出基于有色噪声(CN)以及环境负载改正后的速度场. 结果表明:东北地区陆态网络坐标时间序列数据中主要存在白噪声(WN)、闪烁噪声(FN)与幂律噪声(PL);北(N)和天顶(U)方向的最优噪声模型为WN+FN;E方向的最优噪声模型均为WN+PL. 在顾及CN及环境负载的影响下,东北地区陆态网络基于ITRF14框架下在N方向上运动的平均速率为?13.003 mm/a,东(E)方向上运动的平均速率为27.020 mm/a,U方向上运动的平均速率为0.528 mm/a,整体呈隆升趋势.      

地表质量负载对格陵兰岛区域GPS站点坐标时序特征的影响

选取ITRF2008框架下格陵兰岛区域12个GPS站2013年1月-2016年12月期间的日解坐标时间序列作为研究对象，并利用极大似然估计分析地表质量负载改正前后各站点的噪声特性、速度场及周期项振幅。结果表明：站点最优噪声模型主要为白噪声+幂律噪声与白噪声+闪烁噪声，地表质量负载形变修正GPS坐标时序后，明显增加U方向闪烁噪声的成分，平均降低其速度约0.36 mm/a，对水平方向影响较小；同时分别降低高程方向44.1%、14.2%的1 a项、0.5 a项振幅，相反，却增加了水平方向的周期项振幅。     

尼泊尔Mw 7.8地震前后西藏西南部地区GPS时序特征演变分析

为了探索尼泊尔地震前后中国西藏西南部地区全球定位系统(Global Positioning System,GPS)时序特性的变化,选取位于西藏西南部7个GPS站2013—2018年的坐标时间序列进行分析。区域GPS网的共模误差利用主成分分析法(principal component analysis,PCA)进行提取。在垂直分量上,PCA第一主成分的贡献率由震前的48.87%上升到64.39%,共模误差的振幅也有一定的增大。噪声分析以白噪声与幂率噪声为主,采用极大似然估计法(maximum likelihood estimation,MLE)进行噪声量级的估计。尼泊尔地震之后,XZAR站、XZZB站和XZZF站出现了量级较大的随机游走噪声,与此同时,大部分站白噪声+闪烁噪声+随机游走噪声模型中白噪声量级减小,闪烁噪声+随机游走噪声的量级增大。GPS坐标时序3个分量的谱指数估值的均值也由—0.98、—1.07、—0.98变为—1.27、—1.15、—1.03。噪声分析表明,震后GPS坐标时序中白噪声成分减弱、幂率噪声占据了更加主导的地位。部分GPS站的水平速度场则出现向南偏移的现象,突出表现在离震中较近的3个站(XZAR站、XZZB站和XZZF站),且运动速率也有相应的降低。对于周期项振幅,仅LHAZ站略有减小外,其余6个GPS站均有不同程度的增大。以上结果表明,尼泊尔地震改变了西藏西南部GPS站的时序特征与运动特性,进而可能改变了青藏高原西南缘原有的地壳运动状态。     

考虑多种权重因子的改进叠加滤波方法

针对在提取区域GNSS时间序列共模误差时会存在忽略站间相关性的问题,本文在已有叠加滤波的研究基础上,引入单日解精度、相关系数和距离因子等多种权重因子,提出了考虑多种权重因子的改进叠加滤波方法,并选取山西省测站数据以验证该方法的适用性。结果表明：利用本文的改进叠加滤波方法,测站坐标残差时间序列的均方根在N、E、U 3个分量上可分别平均降低48.53%、39.42%、48.61%,滤波对N、E方向上的速度影响为0.5 mm/a, U方向上为1 mm/a。相较于区域叠加滤波,改进后的方法可使残差时间序列的均方根进一步降低20%～40%,能更加准确地提取共模误差,为区域地壳运动及动力学的分析研究提供精细可靠的数据支持。     

内蒙古陆态网络坐标时间序列噪声分析及速度场修正

利用中国地震局全球卫星导航系统(GNSS)数据产品服务平台获取内蒙古自治区境内15个陆态网络连续站2010-06—2021-06的观测数据,通过GAMIT/GLOBK软件、HECTOR软件解算得到去奇异值后的坐标时间序列,最后结合贝叶斯信息量准则(BIC)数值分析确定最优噪声模型:内蒙古自治区坐标时间序列在东(E)方向的最优模型为白噪声+闪烁噪声 (WN+FN),在北(N)和天顶(U)方向的最优噪声模型为白噪声+幂律噪声(WN+PL). 采用最佳噪声模型对速度场进行修正,在ITRF14框架下,内蒙古地区陆态网络连续站的平均运动速率为30.653 mm/a,运动方向为26°57′51″SEE;垂直方向上平均运动速率为0.792 mm/a.      

基于GPS时间序列分析的地震前后噪声特性差异性研究

针对现有地震预测研究中噪声特性分析研究较少,就较大地震对GPS时间序列噪声特性的影响进行分析. 选取较大地震及相应的临近测站,将GPS时间序列按照时间跨度分为震前4～3 a、前3～2 a、前1～0 a、震后0～1 a、后1～2 a五个时段,分别求取各时段的谱指数,采用不同的噪声模型组合对它们进行噪声特性分析,然后对结果进行对比. 结果表明:地震前后谱指数、速度场、振幅相位等变化较大,GPS时间序列噪声特性对地震响应明显;部分测站地震前后谱指数、速度场、周年振幅等较震前1～0 a具有一致性;地震孕育阶段,闪烁噪声+白噪声(FN+WN)在所有最优噪声模型中所占比例上升,闪烁噪声+随机漫步噪声+白噪声(FN+RWN+WN)中FN在所有噪声分量中所占比例上升,震后均下降,与地震时能量释放,地震后站点运动态势恢复常态相一致.      

GPS时间序列噪声特性分析——尼泊尔与藏南为例

选取喜马拉雅地震带上尼泊尔与藏南地区16个IGS台站近三年的GPS时间序列数据,通过编程计算进行详细分析。利用GPS单站、单日解观测序列James L.Davis周期模型对所有IGS台站进行线性变化速率,周期、半周期系数及残差序列的提取。对残差序列中存在数据缺失的时间段,采用3次样条差值拟合方法补齐缺失数据,按照3倍中误差限差原则剔除孤立点。对提取的残差序列所包含的非构造运动引起的时空相关噪声,应用主成分PCA/KLE方法对整个测区的共模误差(CME)进行分析,对剔除CME后的噪声采用功率谱分析方法确定该地区的噪声类型为"闪烁噪声+白噪声"。     

顾及有色噪声影响的CGCS2000下我国CORS站速度估计

研究基于计算获取的CGCS2000(中国大地坐标系统2000)下我国国家CORS(全球导航卫星系统连续运行参考站)网1999年至2009年坐标时间序列,首先采用主成分空间滤波方法(PCA)提取CGCS2000框架下国家CORS网坐标时间序列中公共误差(common mode errors,CME)的时空特性;其次,采用功率谱分析方法分析空间滤波后的国家CORS站坐标残差时间序列的噪声性质,采用最大似然法定量估计坐标残差时间序列中的有色噪声分量;最后,采用加权最小二乘法评定顾及不同噪声影响的CGCS2000框架下的国家CORS网年速度估值和实际精度.研究结果表明:采用空间滤波可提高CGCS2000框架下国家CORS网成果的精确性和可靠性,空间滤波后北、东和高方向的平均坐标重复性相对于滤波前分别减小了26%、22%和46%,滤波后国家CORS站高度方向平均振幅减少近64%.在CGCS2000框架下我国CORS站坐标时间序列中白噪声不是噪声的主要成分,白噪声、闪烁噪声和随机漫步噪声的噪声性质是国家CORS站坐标时间序列的基本特征;我国CORS站有色噪声在水平方向和高度方向表现出一定的规律性,顾及有色噪声的速度误差估值比只考虑白噪声的速度误差估值一般大2～6倍,速度估值偏差一般在2%～10%.     

有色噪声对东南极区域GPS测站三维速度估计的影响

近年来,有研究发现在GPS测站坐标时间序列中既存在白噪声,也存在有色噪声。为了研究有色噪声对东南极区域GPS测站三维速度估计的影响,本文使用GAMIT/GLOBK10.5软件对东南极区域6个连续GPS测站2005—2014年的实测数据进行解算和平差,并利用最大似然法（MLE）分别估计了在两种假设噪声模型条件下的测站三维运动速度及其不确定性。结果表明：在进行参数估计时,考虑两种有色噪声（闪烁噪声和随机游走噪声）对东南极区域GPS测站三维速度估计的量级影响不大,水平方向最大影响量级为0.3 mm/a,垂直方向最大影响量级为0.8 mm/a;但如果不考虑有色噪声,会严重低估参数估计的真实不确定性。     

顾及有色噪声影响的青海地区应变场分析

基于青海地区14个中国大陆构造环境监测网络(CMONOC)连续站10年的坐标时间序列数据,利用贝叶斯信息准则(BIC)确定各连续站的最优噪声模型,进而得出修正后的水平速度场,并在此基础上建立整体旋转与线性应变模型来分析青海地区的应变特征. 结果表明:青海地区CMONOC连续站坐标时间序列各方向的噪声特性存在较大差异,东(E)、北(N)、天顶(U)方向的最优噪声模型分别为 白噪声+幂律噪声(WN+PL)、白噪声+高斯-马尔科夫噪声(WN+GGM)和白噪声+闪烁噪声(WN+FN). 考虑有色噪声(CN)影响青海地区CMONOC连续站基于ITRF2014框架下的平均水平运动速率为39.45 mm/a,运动方向为88°57′58″NEE. 青海地区构造活动相对强烈的东北与西南部分别表现为挤压应变特征和拉张应变特征;从东北向西南,挤压应变逐渐减小,拉张应变逐渐增大,总体表现为挤压应变.      

时间跨度对GPS坐标时间序列噪声模型估计影响分析

文中介绍GPS坐标时间序列模型,并给出GPS噪声模型种类、估计方法及最佳噪声模型评价准则。选取来自IGS08的24个IGS核心站的时间序列作为数据基础,对不同时间跨度的时间序列噪声模型进行定量分析,探讨其随着时间变化的演化规律。结果表明:当时间序列长度较短时,噪声模型的不确定性较大,而12.5a以上时间跨度的噪声模型趋于稳定且主要表现为闪烁噪声加白噪声的组合噪声模型;大跨度时间序列中噪声的长周期分量变得显著。     

山东CORS坐标时间序列周期与噪声特征分析

针对不同区域的周期和噪声特性存在差异,以27个山东连续运行参考站（CORS）2015—2018年的坐标时间序列为研究对象,进行周期和噪声特征分析. 结果表明:坐标时间序列并没有严格的周期信号,U方向的周期运动较为规律;坐标分量的谱指数显示大部分站点可用白噪声（WN）+闪烁噪声（FN）的噪声模型进行描述;采用最大似然估计法（MLE）确定山东CORS站坐标时间序列N方向的最佳噪声模型为WN+FN,E、U方向的最佳噪声模型为WN+FN+随机漫步噪声（RWN）.