CORS坐标参考框架更新探讨

CORS系统运行过程中,由于站点的相对沉降、搬迁、天线更换等原因,导致基准站/网坐标发生了明显变化,必须进行局部站点或站网更新。本文阐述了CORS坐标参考框架的更新原则、方法,针对广东省CORS改造升级过程基准站坐标变化情况,发现了引起基准站坐标变化的天线罩问题,并研究了“偏心观测量”的处理方案;研究解决了个别基准站坐标更新及基准站网坐标参考框架更新问题,保证了广东省CORS系统的持续、高精度运行及站网坐标参考框架的延续。     

利用SDCORS数据建立山东区域动态坐标参考框架

为了将SDCORS基准站的坐标纳入到ITRF2008坐标框架中,满足CORS基准站网的建设要求。本文使用GAMIT/GLOBK精密GPS数据处理软件,并考虑对流层延迟和地球固体潮、海潮、大气潮和极潮等的影响,对78个SDCORS基准站2012年全年的观测数据进行解算。最终,得到SDCORS基准站在ITRF2008坐标框架下毫米级精度的三维坐标和速度,并对该年度SDCORS基准站的站坐标变化特征进行了分析,建立了适用于山东省地区的区域动态坐标参考框架。     

基于网格中心点虚拟参考站的伪距差分方法

传统网络伪距差分定位方法中,服务端播发多个基准站观测卫星的伪距改正数和坐标,流动站用户接收所有基准站伪距改正数后内插得到自身所需伪距改正数。为简化流动站算法、保护国家大地坐标安全,本文提出了基于网格中心点虚拟参考站的伪距差分方法,该方法是将经纬线网格的中心点作为虚拟参考站,将基准站的伪距改正数内插到该虚拟参考站上,播发各虚拟参考站坐标和伪距改正数,流动站通过单点定位确定所在网格,利用其中心点上参考站的伪距改正数进行差分定位。试验表明,该方法在静态与动态情况下平面与高程方向均能获得亚米级定位。     

利用北斗系统建立和维持国家大地坐标参考框架的方法研究

2000中国大地坐标系统（China Geodetic Coordinate System 2000,CGCS2000）的建立和维持主要依赖于GPS技术,不利于保障国家时空信息安全。中国北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）提供亚太区域服务,可满足中国及周边地区高精度定位导航应用需求,对建立和维持国家大地坐标参考框架具有重要意义。研究利用已建成的北斗基准站网观测数据,实现基于BDS技术、并与国际地球参考框架（International Terrestrial Reference Frame,ITRF）一致的国家大地坐标参考框架,为今后国家级和全球性北斗坐标参考框架（BeiDou Terrestrial Reference Frame,BTRF）的建立和维持提供理论基础和方法支撑。初步计算结果表明,积累2 a以上的观测数据,利用单独BDS数据可以获得与GPS精度相当的水平速度场,精度约为2~3 mm/a。基于单独BDS数据,测站残差平面和高程的重复性分别可优于0.8 cm和1.7 cm。利用BDS数据已可监测到测站高程方向的季节性变化。此外,还对单独BDS与GPS数据计算的坐标可能存在的与经纬度相关的系统误差进行了分析。总体来说,目前的北斗系统可满足建立和维持中国cm级大地坐标框架的需求。     

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。     

纯GPS网按基准点法监测区域性地壳形变

本文阐述了单独由GPS技术测定区域地壳形变需加注意的问题和解决的途径。为了能在统一的参考基准下比较各期的站间坐标向量,应分别对每期观测的各观测日之间及各期之间空间向量进行合理的归算。为此要在待监测区域乏外设置三个固定基准点,从而得出WGS名下的各个不同的参考基准间的变换,使能客观地反映变点间的相对位移。最后述及在未来的精确参考系建成后基准点法的应用。     

维持中国地心坐标系的基准站数据处理

本文介绍了中国地心坐标系维持数据处理过程。基于"中国地壳运动观测网络"工程1999-2005年共7年的24个GPS连续运行基准站观测数据,并联合47个国际IGS核心站,获得了这些点于2000.0历元在ITRF2000框架中的坐标及速度,以及其相对于NNR-NUVEL1A板块模型的速度,以此作为维持中国地心坐标系的基准点。     

全球IGS站数据与GPS区域网数据的联合处理

为了使区域GPS网建立的参考框架与国际地球参考框架（ITRF）更加接近,利用全球IGS站观测数据无疑是一条最佳途径。本文对处理大尺度GPS网数据时如何利用全球分布均匀的IGS站观测数据以及如何选择全球基准站的问题进行了研究。给出了利用全球IGS站数据的数学模型,分析了国内专家选择基准站时存在的一些问题,提出了选择基准站的新方法,这一方法适合于建立我国新的地心参考框架。实测数据计算结果表明,这种方法计算的未知站地心坐标精度相对于ITRF96参考框架约±2 cm。     

基于 EEMD 和 Husrt 指数的 GNSS 基准站的垂向速率估计

连续的全球卫星导航系统(GNSS)基准站的坐标时间序列中包含了复杂的噪声信号、非构造形变及其它因素的影响,尤其在垂直方向,对GNSS基准站在国际地球参考框架(ITRF)下的运动速率估计产生了较大的干扰。为进一步提高速率精度,文中采用整体模态分解(EEMD)方法对GNSS基准站的垂向观测时间序列进行分解,并根据各种信号的Hurst值进行分类及重构为噪声信号、季节性信号和长期趋势信号,采用最小二乘方法拟合长期趋势信号得到垂向速率。通过对中国大陆构造环境监测网络(CMONOC)的GNSS台站从2001—2013年近13a的垂向坐标时间序列的实例分析,采用基于EEMD和Husrt指数的最小二乘法能够准确地估计GNSS基准站的垂向速率。     

银川市GNSS连续运行参考站网系统数据质量分析

银川市GNSS连续运行参考站网系统共建站5个,当时站网的初步设计主要根据收集的资料和踏勘情况结合网络的布设等工作进行,为了确保建成的GNSS参考站的解算质量以及将来能够满足在省级或更大区域的连续参考站网络系统的运行,在站址选择的时候,有必要对接收机的观测数据进行质量分析。现结合银川市GNSS连续运行参考站网的选址,对点位进行了实地测试,对测试数据进行了多方面的综合分析评定,根据数据质量分析结果确定了拟建基准站点的位置,对确保系统建设质量具有重要意义。     

GNSS测站速度估计模型重建

获取准确的GNSS测站速度对于研究全球板块运动、地壳形变、地震活动及其地球动力学过程至关重要。为此,以GNSS基线解算后的基线向量作为观测值,重建了最小二乘综合速度解算模型和卡尔曼滤波速度估计模型。模型中,考虑了测站坐标、运动速度、年、半年周期项一同作为参数,在基线解网平差的同时,一并求解获取速度估值。同时,利用坐标时序分析的方法,顾及白噪声和幂律噪声的影响,对单日解坐标时间序列重建了时序速度拟合估计模型,以获取长期趋势项作为速度值。基于3种模型,对川滇地区中国地壳运动观测网络2010—2014年21个GPS基准站的观测数据进行了速度估计与对比分析。结果表明:3种模型所估计测站速度非常接近,差异基本处于0~1mm/a范围之内;速度估值中误差均在亚毫米水平。由此得出,3种速度估计模型具有本质的一致性,均可正确估计测站运动速度,能够满足高精度地壳形变研究的需要。     

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。     

ITRF97参考框架下的中国大陆区域地壳板块运动背景场的建立及应用

利用中国地壳运动观测网络工程基准站和基本站的GPS实测结果，构造了一个ITRF参考框架下的、充分反映今板块运动特征的、更为精确的现状中国大陆区域板块运动模型，介绍了这一工作的思路、方法和最终结果，并对速度场结果作了初步的解释。     

陆态网测站高精度解算分区方案

中国大陆构造环境监测网络由260个连续全球定位系统观测站点和2 000个不定期全球定位系统观测站点构成,一般采用GAMIT或Bernese高精度数据处理软件进行处理。由于GAMIT及Bernese软件对测站数处理能力的限制,必须对陆态网连续运行基准站进行分区解算。针对这一问题,为研究不同分区方案对陆态网解算精度的影响,该文基于全国55个陆态网络连续运行基准站数据,采用整网解算方案以及间距分区法和区域子网划分法分别进行解算,并以整网解算结果作为标准值,对比两种分区方案与整网解算方案的基线长度差及坐标差。结果表明,间距分区方案解算精度比区域子网划分方案精度高,可实现对陆态网分区的高精度解算。最后利用间距分区法对全国240个陆态网络连续运行基准站进行分区解算,得到了较高精度的解算结果。     

震后GPS坐标时序中对数弛豫时间的估计

全球定位系统（global positioning system, GPS）坐标时序去除同震形变和震前稳态速度场后,采用加权非线性最小二乘估计震后对数弛豫时间,可更准确地提取震后对数弛豫项,从而可以分析震后弛豫项对测站位移的独立物理贡献,并为震后余滑和黏滞性松弛效应等现象的分析提供参考。以日本2009—2019年GPS坐标时序为例,估计2011年Mw 9.0地震震后对数弛豫时间,发现不同站点的对数弛豫时间与其震中距关系显著,且服从高斯分布。据此,构建高斯函数加常数模型,可由震中距概略估计震后对数弛豫时间。高斯分布曲线的峰值、峰值位置、半宽度信息、最低位置分别为3.5 a、0 km、262 km、0.5 a,由此得出震后对数弛豫项影响时间大于0.5 a的站点主要集中在震中距约524 km范围内。震后弛豫效应区域分布的差异性显著,对数弛豫时间越长的区域,弛豫项水平位移表征越大,其中存在两个平均弛豫时间2.5 a的中心区域,与震后余滑的中心区域及时间相吻合。     

玉树地震对周围卫星定位连续运行站的影响分析

利用相同时段长度且年份相邻的两组连续运行站的数据,均匀地选取7个IGS站作为参考基准,采用GAMIT进行数据处理。比较分析7个中国地壳运动观测网络站单日解坐标的变化,得出玉树地震对周围卫星定位连续运行站的位移有不同程度影响的结论,尤其是在高程方向,平均偏差达到16 mm,个别站点的最大偏差达到30 mm。通过对GPS速...     

坐标参考框架长期解内约束模型

地球参考框架是一切测绘活动、地球科学研究的物理基础。目前,地球参考框架常采用长期解的形式,即利用一组全球分布的基准站在某一参考历元的坐标和速度来表示。由于观测有误差,且各基准站又具有非线性变化,故需要对不同历元的瞬时地球参考框架进行累积,形成稳定的长期参考框架。以不同历元观测数据得到的瞬时参考框架成果为输入,构建了一种基于多历元观测数据建立参考框架长期累积解的融合模型。从坐标转换模型和测站坐标的时变模型出发,详细推导了建立长期解的函数模型,依据该函数模型的秩亏数设计了转换参数的内约束基准。采用2010-08—2014-12的国际全球导航卫星系统服务第2次处理结果进行试算,并与国际地球参考框架2014成果进行了对比。结果表明,X、Y、Z方向标准偏差分别为3.45 ?mm、4.04 mm、2.84 mm,速度精度分别为1.53 mm/a、1.46 mm/a、1.21 mm/a,X、Y、Z方向的加权均方根误差优于3 ?mm。     

大规模GNSS基准站网快速同步处理方法研究

目前我国GNSS连续运行基准站网已基本建设完毕,全国范围内建设完成约2000个GNSS连续运行基准站。随着站点规模的加大,数据计算的效率也迫切需要提高,采用传统的高精度数据处理软件已适应不了大规模GNSS网的数据解算要求。本文基于BERNESE5.2软件研究了我国“陆态网络工程”260个基准站的大规模GNSS网同步数据处理方法,通过修改源程序及利用并行计算技术,成功实现了陆态网络基准站快速、高效、高精度的数据计算能力。实例验证表明,陆态网络单天260个站的数据在无需分区的情况下,可在1 h内获得全球框架下的约束解,解算的框架点坐标精度在毫米量级,大大提高了国家数据中心的大规模GNSS网数据处理能力。     

连续运行参考站监控系统设计和实现

全球导航卫星系统连续运行基准站观测数据是重要的基础地理信息源。针对需要一套监控系统实现硬件设备状态监控、数据监控、网络资源监控和工作流程监控的现状,该文介绍了全球导航卫星系统运行基准站监控系统的设计思路、系统架构、系统功能和系统实例。监控系统由数据层、平台层、服务层、业务处理层和用户层等组成。数据中心作为一个基准站网的中枢,关注点主要包括各基准站设备是否发生了故障、网络通畅与否、数据是否传输到位、数据的质量好坏以及站点安全等。基准站监控系统通过硬件配置、软件编制和软硬件集成,可实现上述功能。经实践表明,基准站监控系统设计先进,功能完善,可及时发现故障,保障基准站网正常运行,具有较强的实用性和推广性。     

中国现今板块运动对陆态网基准站稳定性影响

中国大陆板块的整体漂移及其二级板块之间的相互运动必然会对大陆构造环境监测网络中的基准站稳定性造成一定的影响。本文使用最新5年的陆态网连续基准站观测数据计算出各站点的速度,从而分析二级板块的运动趋势;并利用极限误差椭圆法对陆态网中各基准站进行逐个分析,判断其稳定性。结果表明:各板块间的运动速度存在差异,特别是川滇地区板块运动相对活跃;陆态网中稳定性较差的台站大部分是分布在板块与板块的交接处。