联合中国近海海潮模型与全球海潮模型分析海潮负荷对GPS精密定位的影响

利用卫星测高技术建立的全球海潮模型的精度和分辨率均有限,而高精度、高分辨率的近海区域潮汐观测资料,可用于改善和提高全球海潮模型在沿海地区的精度。利用中国东海和南海的近海海潮模型,对HAMTIDE11A.2011全球海潮模型中的中国近海区域进行了替换,并得到了修正前后模型计算的海潮负荷对不同区域GPS测站精密定位的影响。分析可得:(1)确认修正前后的全球海潮模型计算的海潮负荷对GPS测站精密定位的影响存在约5mm的差异,并通过频谱分析得到修正后的模型在GPS精密定位中剔除海潮负荷影响的效果在半日、周日及半年周期处明显优于修正前的模型;(2)采用高精度近海模型进一步修正全球海潮模型,该成果对近海区域的GPS精密定位海潮负荷改正具有一定参考价值。     

海潮负荷效应对我国及周边IGS站的影响

针对近海区域海潮变化复杂且海潮负荷效应显著,而全球海潮模型在近海区域精度较低的问题,该文提出了将全球海潮模型NAO.99b和区域模型osu.chinasea.2010相结合,分析海潮对中国大陆及周边地区IGS站的影响。使用GAMIT软件解算IGS站实测数据,通过海潮负荷计算软件SPOTL对解算结果进行改正,并对改正效果进行对比和分析。结果表明,海潮负荷对中国及周边区域站点的影响主要体现在垂直方向,对一些站点的影响可以达到厘米级;海潮负荷对站点坐标的改正效果明显,特别是日本的种子岛站改正效果接近30%;站点改正效果从沿海到内陆逐渐减弱。     

山东地区GPS测量中的海潮负荷影响

针对影响山东地区GPS测量精度的重要因素之一——海潮负荷,不同海潮模型在山东沿海地区差异较大的问题,该文以山东CORS数据为例,基于FES2004、NAO99b、CSR4.0、GOT00.2 4种全球海潮模型,使用GAMIT软件,分析了海潮负荷对山东地区GPS定位及基线解算的影响。通过对比分析,海潮负荷对山东地区GPS定位的影响主要体现在U方向上,振幅达到厘米级;海潮负荷对山东沿海定位的影响大于山东内陆,U方向达到了2cm,为内陆地区2倍以上;海潮负荷对基线解算的影响与基线方位和基线两端测站负荷差异有关,其中差异较大的基线U方向的影响接近8mm;除GOT00.2海潮模型以外,不同模型对山东地区较长观测时段的GPS数据解算结果的影响并无太大差异,但对于短时观测或实时的GPS高精度定位,半日分潮迟角的精度还有待提高,因此有必要精细化山东区域海潮模型。     

海潮负荷潮的研究

本文讨论海水质量守恒改正和等潮图的差异对计算负荷效应的影响,并研制海潮主要分波的球谐模型。数值计算结果表明:在按Schwiderski全球1°×1°等潮数据计算中国大陆的海潮负荷效应时,须用我国更精细的近海潮汐资料对其进行修正,同时还应该进行海水质量守恒改正。用褶积和级数相结合的方法计算倾斜海潮负荷潮的精度为0.04ms。     

不同海潮模型对闽海潮负荷位移估计的影响

针对新型海潮模型对区域海潮负荷位移估计的影响分析不足的问题,该文依托福建省基础地理信息中心A级GNSS网,基于八大系列全球海潮模型的最新版本和区域海潮模型NAO99Jb,分析了不同海潮模型对福建地区海潮负荷位移的影响,并利用验潮站数据评定了海潮模型在当地的适用性.结果表明,海潮模型的差异主要集中在台湾海峡两岸,而在湄洲湾以北至浙江沿海一带,M2分潮的STD甚至超过30 cm;海潮模型差异主要影响海潮负荷位移的垂向分量,平均影响程度基本是水平分量的3倍;福建地区M2、S2、N2、K1和O1等分潮负荷位移的最大差异可达亚毫米至毫米级,且各分潮负荷位移的STD随着离海距离增大按负指数函数规律减小,海潮模型差异仅对近海50 km内的地区影响较大;FES2014b在闽台附近海域精度最高,是福建地区海潮负荷位移估计首选的海潮模型.     

海潮负荷对不同地区GNSS基准站的定位影响分析

针对在不同位置地区进行高精度卫星导航定位中会受海潮负荷大小的影响,该文通过GAMIT/GLOBK对山东省、湖南省区域的国家GNSS基准站数据进行了解算,并分别对基线解结果、测站定位结果进行了分析探讨。结果表明,海潮负荷对整体测站的定位均有不同程度的影响,在U方向影响较大,且海潮负荷对近海区域的测站定位影响为对内陆地区测站影响的3～4倍;且海潮负荷造成影响不仅与基线长度有关,而且与基线端点的所处位置有关,近海地区测站相对内陆地区测站所受海潮负荷影响更大。因此,在解算国家站数据时,应当加入海潮负荷改正,尤其单独解算沿海测站时。     

海潮负荷对不同地区GNSS基准站的定位影响分析

针对在不同位置地区进行高精度卫星导航定位中海潮负荷的影响,该文通过GAMIT/GLOBK对山东省、湖南省区域的国家GNSS基准站数据进行了解算,并分别对基线解结果、测站定位结果进行了分析探讨。结果表明,海潮负荷对整体测站的定位均有不同程度的影响,在U方向影响较大,且海潮负荷对近海区域的测站定位影响为对内陆地区测站影响的3～4倍;且海潮负荷造成影响不仅与基线长度有关,而且与基线端点的所处位置有关,近海地区测站相对内陆地区测站所受海潮负荷影响更大。因此,在解算国家站数据时,应当加入海潮负荷改正,尤其单独解算沿海测站时。     

利用改进的动态PPP技术建立中国香港区域海潮负荷位移模型

利用GPS技术反演海潮负荷信息，相比传统重力及甚长基线干涉测量，有着全球覆盖、测站数多、全天候、成本低等诸多优势，为海潮模型的建立提供了有效的技术手段，也对海潮负荷效应的研究有着重要的理论意义和参考价值。利用动态精密单点定位技术（precise point positioning，PPP）反演海潮负荷位移，同时构建了区域海潮负荷位移模型。利用香港连续运行参考站8 a的GPS观测数据，精密测定了11个测站的三维海潮负荷位移参数，与高精度海潮模型提供的海潮负荷位移参数进行比较，发现除K₂、K₁潮波外，其他潮波的均方根误差均小于2 mm。与已有的动态PPP及静态PPP结果对比发现，采用改进的重叠时段动态PPP算法可有效改善K₁潮波的反演精度；该方法反演的海潮负荷位移精度可达到静态PPP反演海潮负荷位移的精度，且对于K₁潮波，在东西方向，动态PPP算法的反演精度较静态PPP略有改善。利用最小二乘曲面拟合法可有效建立中国香港地区GPS区域海潮负荷位移模型，可有效弥补沿海地区因验潮站稀少而导致的海潮模型适应性差的问题。     

海潮负荷对不同地区GNSS基准站的定位影响分析

针对在不同位置地区进行高精度卫星导航定位中海潮负荷的影响,该文通过GAMIT/GLOBK对山东省、湖南省区域的国家GNSS基准站数据进行了解算,并分别对基线解结果、测站定位结果进行了分析探讨。结果表明,海潮负荷对整体测站的定位均有不同程度的影响,在U方向影响较大,且海潮负荷对近海区域的测站定位影响为对内陆地区测站影响的3～4倍;且海潮负荷造成影响不仅与基线长度有关,而且与基线端点的所处位置有关,近海地区测站相对内陆地区测站所受海潮负荷影响更大。因此,在解算国家站数据时,应当加入海潮负荷改正,尤其单独解算沿海测站时。     

利用GPS动态PPP技术求解海潮负荷位移

受特殊海岸线及复杂海底地形的影响,目前发布的全球海潮模型在局部沿海地区差异较大,需利用其他大地测量手段直接测定沿海地区的海潮负荷位移参数。GPS技术因具有全天候、精度高、成本低等优势,已成为获取海潮负荷位移参数的有效手段。本文基于GPS技术监测测站三维位移变化的灵敏度高于监测48个海潮参数的灵敏度这一基本思想,改进了利用GPS精密单点定位(PPP)技术估计48个海潮调和参数的方法,直接逐历元求解三维海潮负荷位移变化,再利用调和分析方法提取主要潮波(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1)的海潮负荷位移建模参数(振幅与相位)。利用12个香港连续运行参考站(CORS)8年的GPS观测数据,计算各测站的海潮负荷位移建模参数。与传统方法比较,本文方法可有效加速K1潮波在东西方向的收敛。将GPS海潮负荷位移建模参数估值与中国近海海潮模型值比较,发现除S2、K2和K1潮波的均方根误差较大外,其他潮波的均方根误差均小于1.5mm。将香港2008—2014年验潮站数据反演的潮波参数与海潮模型值比较,结果表明:GPS与验潮站数据反演的潮波参数均与中国近海海潮模型及HAMTIDE2011.11A全球海潮模型符合较好,验证了GPS PPP反演海潮负荷位移的有效性。采用GPS PPP估计的8个潮波的振幅与相位值替换全球海潮模型中对应的潮波值,进行海潮负荷效应改正,可减弱GPS长时间序列中的半周年信号。     

利用动态PPP技术确定海潮负荷位移

利用动态PPP对香港12个GPS测站2007—2012年的数据反演了海潮负荷位移,通过与7个全球海潮模型、1个区域模型和静态PPP反演的结果比较发现,相对于另外几个模型,动态PPP反演结果与TPXO.7.2、EOT11a、HAMTIDE和NAO99Jb模型的结果符合得更好。与静态PPP的结果比较发现其RMS与各模型的RMS大体上一致,只是在S2、K2和K1的E方向和M2、S2的N方向稍有增加。此外,除K2和K1潮波外,动态PPP与模型的RMS值在水平方向上均小于1 mm,在垂直方向上均小于2.5 mm,能达到和静态PPP相当的精度。本文反演的结果与NAO99Jb模型值存在明显的系统偏差,当去除系统偏差后,所有潮波的RMS值都有明显的减小,尤其在K1的垂直方向RMS从16.4 mm减少到1.3 mm。此外,通过将香港2012年验潮站数据反演的潮波参数与模型的结果进行比较发现,其结果同样与TPXO.7.2、EOT11a、HAMTIDE和NAO99Jb这4个模型更为符合,这进一步验证了动态PPP反演海潮的有效性,同时说明这4个模型比较适合香港区域。     

GNSS研究海潮负荷效应进展

随着全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)技术的快速发展以及其定位精度的不断提高,GNSS反演海潮负荷(主要是位移)相比重力测量、甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)研究海潮负荷有着方便、快速、经济、精确等独特优势,因此受到国内外众多研究学者的关注。当前研究重点已从通过引入海潮负荷位移模型以"提高定位精度",发展到利用GNSS获取"海潮负荷信息"。本文对近十几年来国内外学者利用GNSS研究海潮负荷的进展进行了系统综述,并指出现有海潮负荷位移模型存在的问题(模型整体精度偏低,尤其在浅海地区)以及利用GNSS反演海潮负荷位移方法存在不完善之处(伪周年项的产生、系统差的存在以及部分分潮与GNSS残差的耦合效应)。     

海潮负荷对江苏CORS高精度测量的影响

江苏连续运行参考站网络(JSCORS)是数字江苏基础设施之一。它能够提供高精度、高时空分辨率、高效率和高覆盖率的全球导航卫星系统综合信息服务。针对JSCORS高精度测量的影响误差之一海潮负荷进行了研究。利用CRS4.0和FES2004两种海潮模型得到的结果表明,海潮负荷对JSCORS基线X方向和Z方向的位移影响要小于Y方向,其值与台站位置和基线长度有关;且两种模型间的改正值较差,在X方向最大值为1mm,Y方向为0.5mm,Z方向则只有0.2mm,这在利用JSCORS高精度测量中是必须考虑的。     

海潮及大气荷载改正在连续运行基准站网（CORS）稳定性监测中的影响分析

北京市CORS网络是由多家单位共建、共享的GNSS综合应用服务系统,随着连续运行基准站系统应用领域的不断发展和在一些高精度监测领域的应用,其稳定性越发显得重要。本文简要介绍了基准站网稳定性监测流程,包括基线的精密解算、秩亏网平差、拟稳分析,并最终得到可靠的监测成果。文章重点讨论了海洋潮汐、大气荷载对区域GPS基线应用GAMIT软件精密解算的影响,并对基线数据和坐标结果进行了分析,对后续稳定性分析工作具有一定的指导作用。     

利用海潮模型研究D-InSAR中的海潮负荷效应

海潮负荷位移在沿海区域的相对形变可达数厘米,所以在沿海区域使用差分干涉合成孔径雷达(differential in-terferometric synthetic aperture radar,D-InSAR)测量微小形变时,须考虑海潮负荷影响.本文利用美国南加州8个验潮站的潮高数据,对两个全球海潮模型FES2004、...     

高精度大地测量中的海潮位移改正

鉴于目前IERS规范中缺乏海潮对多数中国测站位移的改正，基于表面负荷形变理论，本文采用CSR3．0全球海潮模型和Farrell的格林函数结果，计算了中国测站的海潮位移改正。部分结果同IERS公布结果引比，符合很好，可以用于高精度大地测量，对中国地壳形变监测特别是沿海地区地壳形变监测具有重要的实用价值。     

南极中山站的海潮负荷位移改正

利用5种全球海潮模型,采用积分格林函数的方法计算了海洋潮汐负荷对中山站GPS测站的影响;并利用GAMIT软件对中山站2006年060~090的GPS数据进行了处理,分析了海潮负荷对GPS基线向量的影响。结果显示,海潮负荷对中山站GPS观测的影响是不可忽视的,联合利用中山站附近的海潮资料和全球海潮资料对于中山站GPS测量的海潮负荷位移改正意义重大。     

利用全球海潮模型确定海图深度基准面

比较并分析了FES99潮汐模型和NAO.99Jb潮汐模型在浙江近海的精度;利用调和分析法计算了浙江近海的8个主要分潮和3个浅水分潮的调和常数;研究了浙江近海海图深度基准面的计算方法;利用长期验潮站资料验证了本文方法的可靠性与准确性;利用径向基函数方法格网化了经验潮站海图深度基准值加密后的数据,最终得到了浙江近海分辨率为2.5'×2.5'的海图深度基准面模型.