布尔莎模型在GPS时间序列融合中的应用

利用“中国地壳运动观测网络”基准网与全球IGS站的公共站点,采用布尔莎模型求取坐标转换7参数,将地壳观测网络工程基准站点位时间序列与全球解进行绑定.结果显示,转换得到的时间序列N、E向中误差约为2、3mm,与直接融合得到的时间序列的单天误差水平相当,转换得到的站间大地线误差大部分在6mm内,表明该转换方法是可行的.     

基于FFT与小波变换的SOI与GNSS ZTD的周期变化影响研究

为探究ENSO事件对GNSS ZTD(水汽)周期变化的影响及其相互关系,以河北省为例开展ENSO事件对GNSS ZTD及其周期变化的影响研究。首先利用快速傅里叶变换方法筛选出南方涛动指数（SOI）与GNSS水汽的共同周期,再利用小波变换提取GNSS水汽与SOI共同周期所在的高频项,并将重构的高频项与SOI进行相关性分析。结果表明,SOI与GNSS ZTD存在负相关性,由此推断ENSO事件与GNSS ZTD的周期变化存在一定关联。利用快速傅里叶变换方法分别提取ENSO事件和正常气候下GNSS ZTD的变化周期,分析ENSO事件对GNSS ZTD周期变化的影响,结果表明,ENSO暖事件（厄尔尼诺事件）对GNSS ZTD的最长显著周期存在显著影响;ENSO冷事件（拉尼娜事件）对GNSS ZTD的最长显著周期影响较弱。     

鲜水河断裂带北西段跨断层基线变化机理探讨

2013年芦山M_s7.0地震发生后,鲜水河断裂北西段的侏倭、虚墟等跨断层测点基线测项均出现不同程度的异常变化,异常核实结果认为基线异常属实.该异常变化是否与芦山地震的发生存在一定关联性,值得深入研究.本文首先分析芦山地震发生前后鲜水河断裂北西段不同基线长度的变化特征.基于鲜水河断裂带及邻区三维非线性黏弹性有限元模型,以GPS观测资料、同震静态滑移量作为约束,通过开展多组数值模拟实验,探讨下地壳不同流变特征下,芦山地震发生前后不同阶段,不同跨断层基线长度的时序动态变化特征.初步研究结果表明,1)侏倭、虚墟基线测点原始观测资料均表现出地震发生时基线长度减小,发生后短时间内反向快速恢复及增加的协同变化;2)在以GPS观测数据为约束的块体间差异性运动的动力学边界条件下,鲜水河断裂表现为左旋走滑运动;3)模拟结果显示,地震发生时测点间距离迅速减小,表现为断层右旋的特征,这与实际观测资料反映的结果一致;4)鲜水河断裂带两侧地块的下地壳黏滞系数分别取10~(18)Pa·s、10~(19)Pa·s时,由于黏弹性松弛效应的影响,造成基线长度在地震发生后短时间尺度内快速增加.对比分析认为,地震后短时间内实测资料反映的基线长度快速增加的特征可能是黏弹性松弛效应与构造作用共同作用的结果.     

GNSS坐标时序空间域共模误差去除研究

针对区域GNSS坐标时序存在共模误差(common mode error, CME)的问题,以华北地区GNSS坐标时序为例,提出可用于消除空间域误差的主成分分析法PCA与完全集合经验模态分解法ICEEMDAN。首先使用PCA滤波提取CME;然后使用ICEEMDAN方法分解CME,提取出有用的IMF分量,减少原始信息的损失;最后对比分析PCA、ICA、IC-PCA三种方法的区域滤波效果。结果表明,IC-PCA的滤波效果优于ICA和PCA,IC-PCA滤波前后N、E、U三个方向上的残差RMS平均降低1.93%、1.92%和7.60%,且滤波结果与原始时间序列变化趋势更加吻合,可有效减少PCA对原始时间序列造成的损失。     

基于小波变换的CMONOC的ZTD与PM2.5浓度的相关性研究

基于水汽与GNSS ZTD之间的高相关性,该文利用2015年12月至2016年5月中国大陆环境监测网络(CMONOC)的GNSS数据,借助小波变换方法开展GNSS ZTD与GNSS站点所在城市的PM2.5浓度观测的相关性研究。采用小波变换方法对ZTD与PM2.5进行相同的分解与重构,并对分解重构后的ZTD与PM2.5进行相关性分析。实验表明:基于小波变换方法分解重构的GNSS ZTD与PM2.5浓度的相关性明显高于GNSS ZTD与PM2.5浓度实测值的相关性,在中国华北、华中、西北及东北地区GNSS ZTD与PM2.5浓度的相关性呈显著正相关特性,中国西南以及沿海地区,由于降水及其他因素的干扰,GNSS ZTD与PM2.5浓度的相关性不显著。     

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。     

云南GNSS时间序列共模分量提取分析

针对共模分量的精确获取问题,以2011—2018年云南31个GNSS连续站垂向时间序列为基础,选用区域叠加法和主成分分析法,提取得到共模分量的主要成分,对比分析了这两种方法的效果。结果表明:(1)由于云南垂向非线性运动空间一致性较好(测站间相关系数平均值为0.88),两种方法得到的共模分量较为一致;(2)两种方法提取得到的共模分量与全球水文负荷和大气负荷模型给出的位移时间序列接近(相关系数均为0.9),说明共模分量的主要成分为地表负荷变化引发的地壳垂向非构造运动;(3)共模分量不能用周期模型完全表示,还包含了年际间的运动差异等信息;(4)两种方法的空间滤波效果非常接近(WRMS减速比平均值都为0.70),测站的空间滤波效果与测站间相关系数呈显著的正相关。由于区域叠加法对测站数据完整率要求相对较低,因此建议当测站较少或者数据缺失较多时,采用区域叠加法;在测站较多且数据完整率较高时,建议采用主成分分析法。     

京津冀地区GNSS ZTD时序分析及对厄尔尼诺事件的响应

京津冀地区夏季暴雨频发,水汽是影响暴雨形成的关键要素之一.本文利用中国大陆构造环境监测网络（CMONOC）京津冀地区GNSS（全球导航卫星系统）观测资料,开展GNSS天顶对流层总延迟（ZTD）时序分析及对厄尔尼诺事件的响应研究.利用快速傅里叶变换与小波变换方法从频域和时域开展GNSS ZTD时序分析,并对GNSS ZTD不同周期时序与东部型指数（I_EP）、中部型指数（I_CP）进行比较,分析I_EP、I_CP对GNSS ZTD周期变化的影响.研究发现：GNSS ZTD异常时段与厄尔尼诺事件存在对应关系.东部型指数（I_EP）与GNSS ZTD呈正相关;中部型指数（I_CP）与GNSS ZTD呈显著负相关.在东部型厄尔尼诺事件的影响下,GNSS ZTD的季节性周期增大,月周期和半月周期减小;在中部型厄尔尼诺事件的影响下,GNSS ZTD的季节性周期、月周期、半月周期都减小.研究结果可为掌握区域GNSS ZTD预测变化规律提供参考,并为利用水汽感知厄尔尼诺事件提供可行性基础.     

华南地区现今地壳水平形变的空间特征

利用GAMIT/GLOBK/QOCA软件处理了中国地壳运动观测网络工程(以下简称“网络工程”)和中国大陆构造环境监测网络(以下简称“陆态网络”)1999、2001、2004、2007、2009和2011年共6期GNSS华南区域网观测数据,获得1999-2007年和2009-2011年ITRF2005下运动速度场,以此为基础借助于多核函数解析、滤波和应变场的无偏算法以及区域无旋转基准,在运动场连续变化的条件下获得了华南地区1999-2007年和2009-2011年运动与形变场,结果表明: (1) 1999-2007年该区域内部水平相对运动比较微弱(图1a),平均运动量为1 mm/a左右,整体呈现出“外大内小”特征分布,边界区域大、内部小.     

GNSS垂向形变场信息提取的尝试

一定条件下GNSS流动复测资料可为我们揭示地形变提供必要的依托,但由于垂向分量观测误差较大而没有被恰当地利用。利用华北地区1999-2007年的4期资料,从形变场的连续变化角度出发,提出了利用多核函数进行解析与滤波的方法,理论与结：器表明：①可获得垂直运动场的数学解析;②可实现对垂向运动场不同层次的滤波与信息分离;③当流动测站具有一定的空间密度、一定数量的复测结果和时间长度则可获得较可靠的形变信息。最后利用华北地区GNSS流动观测资料给出了实际算例与初步分析结果。