长期验潮站潮位观测误差的综合探测及修复方法研究

在分析潮位观测值中粗差和系统误差特点及现有检测和修复方法的基础上,提出了一种基于潮汐调和分析、概率论与数理统计相结合的潮位误差综合探测和修复方法。在长期潮位站实现了粗差和系统误差的准确探测和修复。     

余水位的主要特性分析及其在海洋测绘中的应用

介绍余水位的成因,分析其主要特性:长时间尺度上的偶然性、短期时间域上的连续性和较大空间域上的相关性。基于余水位的主要特性,探讨余水位应用于验潮站潮位数据的粗差探测、修复和潮位推算订正的可行性。结果表明,应用余水位进行潮位数据修复及推算的精度可满足规范要求,具有推广使用价值。     

长江口区域瞬时潮位修复方法研究

针对验潮站潮位缺失情况,提出了根据最小二乘法求解相邻潮位站间潮位序列的相关性系数,对缺失潮位进行修复,并在长江口区域进行试验,验证了方法的正确性和可行性,对实际生产具有借鉴意义。     

海洋测深网平差的系统误差探测能力

定义了反映海洋测深网系统误差探测能力的系统误差分辨率;构建了系统误差分辨率与测深网结构及测区深度的数学关系.在此基础上,分析了我国海道测量规范要求下的测线系统误差探测能力与图幅及测深指标的关系.建议检/测长度比提高到10%～15%,以增强测深网探测系统误差的能力.最后海区试验表明,适当的检查线数有助于探测更小的系统误差.     

基于铱星/GPS的浮标潮位数据获取系统

针对中、远程海洋潮位探测，以浮标为安装载体，设计并实现了以PC104工控机为控制核心，基于铱星／GPS的潮位数据获取系统。文中阐述了系统的工作原理、硬件设计及软件设计要点，最后给出了实际数据传输结果。     

联合平差工程试验区的数据处理

本文介绍了天文大地网与空间大地网联合平差工程试验区的数据处理，对垂直角粗差探测，尺度和方位系统误差参数估计，各类观测数据权的确定进行了深放研究，文章最后给出了几点结论。     

一种顾及电离层约束的非差周跳的实时探测与修复方法

提出了一种顾及电离层约束的非差周跳实时探测与修复方法。通过构造3个线性无关的组合观测量,按逐级模糊度确定的思路,分别对超宽巷、宽巷和窄巷进行探测与修复;然后联合三步的探测结果,将周跳恢复到原始载波值上。在宽巷组合上进行了改进,将宽巷波长放大了5.34倍(GPS为3.4倍),由于窄巷波长较短需考虑电离层的影响,对不敏感周跳组合引入电离层残差法辅助窄巷的探测与修复。实验结果表明,该方法能够有效地进行周跳的实时探测和修复。     

GPS/GLONASS周跳探测与修复方法

为了准确地探测和确定GPS/GLONASS周跳并且提高小周跳探测和修复的能力,综合电离层残差法和相位减伪距法,提出了一种新的GPS/GLONASS周跳探测和确定方案:采用电离层残差法探测出周跳;由相位减伪距法确定周跳数的搜索范围;根据搜索范围组合出所有周跳数的候选值;最后,由电离层残差法检验量与其观测噪声最为接近的候选值为最佳的周跳值。采用该方案对江苏CORS和青岛CORS部分基准站观测数据进行处理分析。结果表明:该方法具备探测和确定小周跳的能力,其搜索的成功率在95%,探测分辨率可以达到0.03周,且修复精度可以达到±0.031周。     

中长基线周跳实时探测和修复的新方法

提出了一种适合网络RTK基准站间周跳实时探测和修复的新方法。该方法根据基准站坐标已知的特点,反求模糊度的浮点解来探测周跳并确定周跳的范围,最后结合电离层残差组合来修复周跳。该方法可以应用到当基准站没有精确已知的坐标时的静态实时周跳探测和修复中,通过理论分析和实际计算表明,该方法处理周跳的能力较强,具有实时探测和修复中长基线的失锁时间较长的周跳,且计算简单的特点。     

GPS PPK远距离在航潮位测量及其在航道的实现

在分析传统潮位测量方法、潮位模型及GPS RTK潮位测量缺陷的基础上,给出GPS PPK远距离在航潮位测量的方法。系统地研究GPS PPK在航潮位测量、数据处理的基本理论和流程,并对潮位测量和数据处理中的GPS PPK高程质量控制、船舶姿态改正、动态吃水改正、潮位数据提取、垂直基准转换5个关键问题进行深入研究,最终确定测量船测量期间的在航潮位。试验结果表明,GPS PPK在航潮位测量方法具有实施简便、精度较高及稳定、可靠、作用距离长等优势,可广泛应用于航道在航潮位测量中。     

基于不同潮汐类型的不同时间尺度分潮结果精度分析

选取4种不同潮汐类型的验潮站实测潮位资料,对验潮零点在一定范围内变动对调和分析结果的影响进行分析,结果表明,一年的潮位数据中若后续6个月的数据发生10 cm、20 cm、30 cm零点漂移,各分潮振幅最大变化量为0.47 cm,迟角为0.16°。采用1~12个月不同中期尺度的实测数据,对调和结果的精度进行分析,结果表明,当潮位观测数据时间尺度小于6个月时,其4个主要分潮O_1、K_1、M_2、S_2振幅综合中误差在2 cm以上,迟角中误差在2°以上,具有显著的不稳定性;相同时间尺度的不同潮汐类型的潮位站潮位资料调和分析得到的主要分潮的振幅精度差异较大,迟角分布相似。当潮位观测数据时间尺度达到或多于6个月时,澳门站、汕尾站的分潮综合中误差分别为1.16 cm、0.61 cm,厦门站、北海站分别为2.90 cm和2.51 cm;各分潮迟角中误差均在2°内。当时间尺度超过9个月后,4个验潮站分潮振幅综合中误差均在2 cm以内,各分潮迟角中误差均在1°左右。     

水位改正的天文潮时差方法

针对传统时差法水位改正按距离内插计算的潮时差可能与实际情况存在较大差异，进而影响水位改正效果的问题，提出利用天文潮直接计算站间潮时差实施水位改正的方法，研究了我国沿海部分验潮站天文潮与实测水位之间潮时系统的差异与变化性质，并分析了不同分潮选择下确定的天文潮对站间潮时差计算值的影响量级。利用黄海沿岸与北部湾的验潮站设计了天文潮时差水位改正试验，比较了传统时差法与天文潮时差方法的效果。试验和分析表明，利用天文潮计算潮时差比传统时差法更接近实测潮时差，且8分潮水位改正结果的中误差控制在5 cm以内，比传统时差法的水位改正精度提高了近一倍，实现了对传统方法的改进，证明了利用天文潮进行时差法水位改正的可行性。     

利用经优化的边界条件开展黄海海州湾潮汐场模拟

受海底地形、开边界驱动水位及底摩擦系数等边界条件的共同影响,当前中国沿岸和近海潮汐场模拟的精度仍显不足。利用精度和分辨率较海图高一级别的水深数据、包含长周期天文气象分潮Sa的由12个主分潮组成的开边界驱动水位及顾及水深空间变化的底摩擦系数等经优化的边界条件,运行二维潮汐数值模式2D-MIKE21,开展黄海海州湾潮汐场模拟。结果表明,天文潮模拟值与海州湾周边6个验潮站1年潮汐表相比,12个主分潮综合预报误差为5.52 cm;与中国海域现有潮汐模型CST1中24个随机点位相比,12个主分潮综合预报误差为7.10 cm。天文潮模拟值和CST1预报值二者与海州湾周边2个验潮站近1个月实测值相比,前者中误差要小于后者。这为在沿岸及近海开展面向海洋测绘应用的潮汐场模拟提供了新思路,同时也表明通过数值模拟的方式构建天文气象分潮Sa是可行的。     

海洋潮汐负荷对精密单点定位的影响研究

在全球范围内选取地处内陆、沿海和岛屿的85个国际GNSS服务(IGS)测站,对其一天的观测数据进行无海洋潮汐改正和加入GOT4.8海洋潮汐改正模型两种解算,分析了海洋潮汐负荷对全球不同地理区域IGS测站精密单点定位(PPP)精度的影响. 结果表明:岛屿测站受海洋潮汐负荷的影响范围最广,改正量最大. 加入海洋潮汐改正后,约91%的岛屿测站在PPP中定位误差得到了改正,沿海测站和内陆测站得到改正的比例分别约为85%和82%;海洋潮汐改正对测站的N方向几乎起不到改正的作用,对E方向的影响较小,对U方向影响最大,其中在岛屿测站的U方向上影响范围是2~8 mm,部分站点接近厘米级.      

固体潮对三峡地区地壳垂直形变和重力变化的影响分析

利用IERS协议上的方法和DE405星历文件,基于三峡地区CORS站和重力台站位置,计算了从2011年到2015年6月固体潮每2 h对三峡地区地壳垂直形变和重力变化的影响,并计算了2012年12月14日大潮期间固体潮影响分布。研究发现,三峡地区固体潮有很强的周期性,存在半月和半年的长周期、一天和半天的短周期。三峡地区农历每月月中和月底前后有2次大潮,月中和月底的大潮潮差相差约1/4;每年冬季（月球赤纬28°36',约11、12、1月）和夏季（约5、6、7月,太阳高度角接近最大）大潮潮差大,春季和秋季大潮潮差小。大地高最大潮高0.346 m,最低潮高-0.190 m（参考历元2000.0）;固体潮对重力与对垂直形变影响异相,最大值110 μGal,最小值-200 μGal。区域固体潮呈明显的条带分布,固体潮对垂直形变与重力变化影响的增减方向相反。本文的研究成果可用于CORS站、重力台站的固体潮影响分析,为局部固体潮相关研究提供参考。     

Rotational evaluation of a long-period spherical harmonic ocean tide model

By exchanging angular momentum with the solid earth, tidal variations in ocean currents and sea level cause the rotation of the solid earth to change. Observations of earth rotation variations can therefore be used to evaluate ocean tide models. The rotational predictions of a spherical harmonic ocean tide model that is not constrained by any type of data are compared here to the predictions of numerical ocean tide models and to earth rotation observations from which atmospheric and non-tidal oceanic effects have been removed. The spherical harmonic ocean tide model is shown to account for the observed variations at the fortnightly tidal period in polar motion excitation but not in length-of-day. Overall, its long-period polar motion excitation predictions fit the observed tidal signals better than do the predictions of the numerical ocean tide models studied here. It may be possible to improve its agreement with length-of-day observations by tuning certain model parameters, as was done to obtain the close agreement reported here between the modeled and observed polar motion excitation; alternatively, the discrepancy in length-of-day may point to the need to revise current models of mantle anelasticity and/or models of the oceanic response to atmospheric pressure variations.     

利用曲面求交提取低潮线的方法

针对当前常用的低潮线提取方法不能适应较大区域范围的现状,提出一种基于曲面求交的低潮线提取方法。首先,在顾及潮滩带状分布特点的基础上,采用单向分区策略构建潮滩数字高程模型;然后,综合利用验潮站和网格潮汐模型计算的低潮面值,采用TCARI (the tidal constituent and residual interpolation)方法,构建曲面形态（连续无缝）的沿岸低潮面模型;最后,对所构的两个模型进行曲面求交,提取沿岸低潮线。试验结果表明,当提取低潮线的区域较大时,所提方法能明显提高低潮线的提取精度。     

World-wide synthetic tide parameters for gravity and vertical and horizontal displacements

The response of the Earth’s crust to the direct effect of lunisolar gravitational forcing is known as the body tide. The body tide is superimposed by surface-loading forces due to the pressure of the periodically varying ocean tide acting on the Earth, called ocean tide loading (OTL). Both body tide and OTL can be decomposed into components of the same frequency known as tidal parameters. However, OTL is more complicated than body tides because of the dynamic effects of the ocean. Estimating OTL requires a model of the ocean tides and knowledge of the elastic properties of the solid Earth. Thus, synthetic tide parameters (amplitude factors and phase leads) have been developed here on a world-wide grid for gravity and positional displacements. The body tide contributions were added to the oceanic contribution to provide the Earth tide response. The accuracy and reliability of the synthetic tidal parameters have been estimated by comparing observed gravity and vertical-displacement tide parameters with those interpolated from our synthetic model, which shows good agreement. Tests also indicate that the synthetic tide parameters provide realistic gravimetric and displacements for practical use in tidal prediction.     

利用TOPEX/Poseidon和Jason-1高度计数据提取中国南海潮汐信息

基于TOPEX/Poseidon和Jason-1卫星高度计16 a原始轨道、6 a变轨轨道数据,利用同步观测期间测高数据计算中国南海海域的系统偏差,生成基于TOPEX/Poseidon高度计平均海面的统一潮高时间序列,按纬差0.1°间隔提取原始轨道2 184个正常点和变轨轨道1 626个正常点,分别对原始轨道、变轨轨道逐正常点进行调和分析及响应分析,各得到8个分潮（Q₁、O₁、P₁、K₁、N₂、M₂、S₂和K₂）调和常数。利用交叉点处升轨、降轨不符值评估潮汐参数的稳定性,结果表明,变轨轨道交叉点处误差相对较大,多分潮总体综合预报误差RSS值为7.28 cm。通过与全球海潮模型比较表明,该结果与海潮模型在中国南海开阔海域精度表现一致,在半封闭浅水海域差异较大;与验潮站结果进行比较发现,受中国南海复杂的潮波系统、与测高星下点距离等因素影响,中国南海北部海域RSS值较大,海潮模型结果在M₂分潮单分潮预报中误差RMS值较大,为13.64 cm,其余分潮均在10 cm内。