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。     

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。     

基于陆态网络的区域水汽变化分析

利用陆态网络基准站观测数据,计算站址上空的可降水汽量,为天气分析预报、数值天气预报、人工影响天气等领域提供基础信息。通过陆态网基准站试运行情况,选取华中某地区5个陆态网基准站观测资料,利用GAMIT 软件解算出天顶湿项延迟和大气可降水量计算结果,结合当地实际观测降水进行了比较分析。     

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。     

GPS测定的2011年日本9.0级地震的中国大陆地区同震位移场

利用陆态网络东北地区的6个GPS基准站地震期间的观测数据反演了日本本州东海岸9.0级强震区域地表的瞬时形变过程,应用160多个陆态网络基准站以及IGS跟踪站的GPS观测数据解算获得中国大陆地区的远场同震位移。将测站按照中国大陆主要构造带(区)进行分配统计可知,东北地区同震位移最大,平均接近20mm;首都圈与郯-庐带及周围地区平均同震位移也在10mm左右;距离震中比较远的鄂尔多斯及周围、阿尔金-祁连山-阿拉善、新疆等地区也受到了该地震的影响,在东方向发生了5mm左右的位移,并且以上地区的优势方向都为东方向;而本次地震对中国的华南(包括南海)以及青藏等地区基本没有影响。这些解算结果对进一步研究地震动力学特征及判定未来地震趋势提供了详实的实测依据。     

IGS站的选取对陆态网解算精度的影响

当前关于IGS站选择对GPS数据解算的影响尚未有定论,讨论陆态网数据解算过程中IGS站的选取问题,简要介绍陆态网和GAMIT软件,分析IGS基准站的分布以及数量对陆态网解算精度的影响。在本文的GAMIT参数设置下,通过实验发现,进行陆态网解算时只需要加入北半球的IGS站就可使基线得到较好的U方向解算精度,而陆态网选择8个左右的IGS站较为合适。     

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。     

川滇地区陆态网络基准站运动噪声模型分析

基于陆态网络GNSS基准站资料,文章利用极大似然估计方法对川滇地区的基准站运动噪声进行了研究.通过对“白噪声”、“白噪声+闪烁噪声”、“白噪声+随机游走噪声”以及“白噪声+幂指噪声”等四种噪声模型的比较,发现川滇地区的基准站运动噪声可以较好地由“白噪声+闪烁噪声”或“白噪声+幂指噪声”模型来描述.在进行基准站速率估计时,相对于“白噪声+闪烁噪声”模型,仅用白噪声模型会使误差估计过于乐观,且会产生一定的速率偏差.因此,在川滇地区利用基准站资料进行地壳运动与变形分析时,除了扣除基准站的周期性运动之外,还需要考虑其对应的噪声组合模型.     

基于TEQC的山西省陆态网络GNSS数据质量分析

山西省陆态网络GNSS站点是中国大陆构造环境监测网络的重要组成部分,同时也是中国大地基准的重要支撑部分。该区域陆态网络GNSS站点周围环境好坏,影响GNSS观测数据质量,进一步影响我国地壳运动监测的精确性。本文基于TEQC软件数据质量检核模块对山西省内的67座陆态网络GNSS站点的数据进行质量分析,结果表明,58座陆态网络GNSS站点的数据质量满足规程要求,9座陆态网络GNSS站的数据质量不满足规程要求。     

基于ARIMA模型的陆态网络CORS站时间序列分析

陆态网络连续运行基准站(简称CORS站)是中国2000国家大地坐标框架的重要骨架支撑。以陆态网络CORS站观测时间序列为研究对象,采用经典差分自回归移动平均模型对253个CORS站进行时间序列拟合分析。实验结果表明该模型能够较好的拟合绝大部分测站的时间序列,拟合后剩余残差序列明显减小且更加收敛。     

“陆态网络”CORS站的时间序列分析预报

以"陆态网络"部分连续运行基准站2012年观测数据为实验对象,对基准站坐标时间序列进行了建模拟合分析,并利用相邻30 d左右实测数据对随后3 d的测站位置进行分析预报。预报数据与实测数据的比较表明,可以较好地监测基准站的稳定性和运行状态。     

陆态网络CORS站站点监测系统设计与实现

陆态网络基准网于2011年建成并投入使用,总共由260个连续运行基准站(以下简称CORS站)组成,这些基准站每天连续观测的海量数据为CGCS2000坐标系的建立和维持起到关键作用,同时每天的海量数据处理也因此成为一项重要工作.根据长期从事CORS站数据处理工作的经验,设计建立了一套CORS站点监测系统,从而实现对所有CORS站的自动数据检核评估与预报功能.     

基于“网络工程”的GPS联测资料分析我国在欧亚板块中的运动规律

应用“中国地壳运动观测网络”1998年到 2 0 0 0年的多期 GPS联测数据 ,得到“网络工程”基准站和基本站各点在 ITRF97框架下的速度场 ,以及相对于 NNR- NUEARL1A模型的中国大陆板内运动速度场和相对于某一单站 (如 CHAN站 )的速度场 ,并对速度场信息的可靠性进行了初步分析。     

基于GPS数据的川滇地区地壳水平运动研究

利用川滇地区2011-2013年年积日206-220 d共计45 d的陆态网络站点的GPS观测数据,得到川滇地区基于ITRF2008的两期水平运动绝对速度场;经分析川滇地区近3年地壳水平运动较为显著,整体呈SE向且有增强趋势。利用单点基准得到相对水平运动速度场,相对于LHAZ站,川滇地区整体上呈现显著SW向运动,顺时针旋转向印度板块。相对于区域内部站点SCSM和YNYM,川滇地区不同区域呈现出相异的运动趋势。     

华北区域GNSS基准站高程时间序列的非线性变化分析

基于陆态网络全球卫星导航系统（GNSS）观测成果,采用功率谱分析法和最小二乘方法,以华北地区为例,研究了区域基准站高程时间序列的非线性变化特征,并分析了不同环境负载的影响.结果表明,GNSS基准站高程方向存在显著的周年和半年周期特征,且周年特征要显著于半周年特征.位于不同地区的基准站的振幅和相位存在差异,华北平原南部地区的周年振幅要大于北部地区,整体上华北地区周年变化在秋季时节振幅达到最大.不同环境负载效应对华北GNSS高程位移的影响不一致,利用三种环境负载修正GNSS序列后,水文负载的修正效果最好,非潮汐大气负载次之,非潮汐海洋负载修正结果不理想.      

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.     

GNSS坐标时间序列噪声特征分析

为了研究我国目前建立的连续运行参考网络（CORS）GNSS基准站的坐标时间序列噪声特征是否与国际领域研究的成果相符合,对江苏CORS网连续3年24个分布均匀的GNSS基准站的数据进行处理,利用GAMIT软件获取了各基准站的坐标时间序列,并利用CATS软件采用最大似然估计法对坐标时间序列的噪声特征进行了分析,结果表明：GNSS基准站坐标时间序列不仅包含白噪声,还包含有色噪声;GNSS基准站坐标时间序列在N、E、U方向的噪声类型并不完全一致,其中N、E方向的最佳噪声模型为“WH＋FN＋RWN”,U方向的最佳噪声模型为“WH＋FN”.     

利用GNSS数据分析大港验潮站地壳沉降

青岛大港验潮站的地壳沉降关系到该站平均海平面的绝对变化,因而也就关系到我国高程基准面的变化。本文利用青岛GNSS基准站约10年的观测数据对该站的地壳沉降变化进行分析。首先将青岛GNSS基准站纳入由50个国际IGS站和43个国内陆态网络基准站组成的全球网中,进行单日松弛解和单日约束解解算,获得该站坐标时间序列。然后对该站垂向坐标时间序列进行分析,利用粗差探测、偏差探测、趋势项分析、频谱分析等方法对粗差、偏差、趋势项和周期项进行探测、分析,并通过时间序列模型估计获得时间序列中的周期项振幅和偏差估值。分析表明青岛GNSS基准站垂直方向近一段时间未发现存在显著性的地壳沉降变化,但受到比较明显的周年和半周年周期变化影响。结合青岛大港验潮站验潮数据分析结果得出结论:青岛大港验潮站平均海平面的绝对上升速率是1.62mm/a。     

汾渭断陷带陆态网GPS站噪声剔除

针对汾渭断陷带及邻近地区2011—2013年陆态网络工程36个GPS连续站和227个流动观测区域站的GAMIT/GLBOK处理结果中存在的非构造噪声,借助QOCA软件剔除连续站位移序列中的周期性成分和共模误差等非构造形变的信息,使地壳监测中GPS连续站水平运动速度的精度提高约0.3mm/a,垂直运动速度的精度提高了约0.6mm/a。针对流动观测区域站中的噪声,提出了使用QOCA软件对GPS连续站的后处理参数信息构建Delaunay三角网,结合反距离内插算法,实现了GPS区域站中非构造噪声的剔除,使GPS区域站流动监测中水平运动速度的精度提高了约0.6mm/a,垂直运动速度的精度提高约1.7mm/a,为地震监测提供了精确的基础数据。     

基于空间技术实测数据的板块构造运动研究

将ITRF2008解算结果 GPS、SLR、VLBI实测站速度信息和北美CORS网络、中国陆态网络、欧洲CORS网络站速度信息进行基准统一,联合解算IERS组织划定的全球14个主要大陆板块的欧拉矢量,对原有的板块运动参数进行精化;提出了基于最小二乘法的海量台站选择方法,实验结果表明,该台站选取方法能够有效提高海量台站的筛选效率和可靠性。稳定台站的数量越多,分布越均匀,越能够体现板块运动的现势性。