化爆标定地震定位方法研究

定位仿真表明,若标定震源在网内,震中偏差和震源深度偏差等值线都是以标定震源为圆心的同心圆,网内大约30%的事件,震中偏差为5%;如果标定震源位于台网一侧,约10%事件的震中误差为10%。无论标定源在网内还是在网外,计算震中都向标定震源方向移动,距标定点愈远,定位偏差愈大。速度标定定位显示,规则地震台网中对称线上的震源定位是不可靠的。实际网内化爆标定定位表明,对于网内事件,爆炸邻域定位精度比速度标定定位精度高;对于网外事件,邻域标定定位精度比速度标定定位精度低。     

利用闪电宽带干涉仪系统对地闪先导-回击过程的观测研究

利用闪电宽带干涉仪系统1999年在广东的观测资料, 对地闪预击穿、梯级先导及回击过程进行分析研究, 结果表明: 这种新型的辐射源定位系统能够再现闪电通道结构和电磁辐射源随时间演变的二维图像(方位角和仰角). 闪电辐射主要由负击穿过程产生, 地闪预击穿阶段闪电通道比较集中, 几乎没有分杈, 辐射源主要出现在通道头部; 而梯级先导后期辐射源定位比较离散, 有较多的分叉通道, 辐射源出现在具有一定长度通道段内, 该通道段高度随着先导向地面的发展逐渐降低. 预击穿过程和梯级先导期间均有一些快速负流光过程连续地从闪电起始区域或更远的位置开始, 沿已形成的通道发展, 为闪电通道进一步向前发展补充电荷, 其速度比闪电通道发展的平均速度约快一个量级.     

山东数字地震台网定位子台网 选取对定位结果的影响

选取山东及邻区4个不同区域的地震,分析“定位子台网”分布对地震定位精度的影响,研究“定位子台网”的选取规则.探讨两种台站分布情况下定位偏差、水平误差、拟合残差随空隙角、近台距离、远台距离的变化;定位偏差及水平误差与拟合残差的关系.结果显示,速报时选择4-9个分布相对合理的“定位子台网”参加定位,结果较好,使用水平误差估...     

内蒙古及邻区地震台站分布对定位结果的影响

选取2013—2019年发生在内蒙古及邻区的50次ML≥3.5地震事件,重新对每个地震分别以选取7—14、4—9个台站组成的子台网进行定位,探讨2种台站分布情况下的定位偏差随空隙角、近台距离、远台距离的变化;水平误差与定位偏差间的关系及水平误差、拟合残差随空隙角的变化;拟合残差随速度模型的变化.结果显示,当选取8个台站...     

数字化台网中定位子台网选取对定位结果的影响

选取山西及邻区不同区域的33个地震事件,通过分析"定位子台网"分布对地震定位精度的影响,研究"定位子台网"的选取。分区域分别探讨两种台站分布情况下的定位偏差、水平误差、拟合残差随空隙角、近台距离、远台距离的变化,以及定位偏差与拟合残差的关系。结果显示,速报时选取9~12个台站,且台站分布相对合理的"定位子台网"参加定位结果比较好,使用水平误差估计定位结果的效果较理想。     

亚洲地区ECMWF/NCEP资料计算 ZTD的精度分析

对流层延迟是卫星导航定位的主要误差源,气象观测的数值预报资料可用来计算对流层延迟改正量.本文通过分布于亚洲地区的49个GPS台站一年的实测ZTD资料,对利用欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)分析资料、美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料和NCEP预报资料,计算对流层天顶延迟(ZTD)改正的有效性和可能达到的精度进行了评估,分析了ECMWF和NCEP在亚洲地区的适用程度和其分辨率对计算ZTD精度的影响.研究结果表明:(1)相对于 GPS实测ZTD,用ECMWF资料计算ZTD的bias和rms分别为-1.0 cm 和2.7 cm,优于NCEP再分析资料,可用于高精度ZTD研究和应用;NCEP预报数据计算ZTD的bias和rms分别为2.4 cm 和 6.8 cm,足以满足广大GNSS实时导航定位用户对流层延迟改正的需要.(2)bias和rms呈现明显的季节性变化,总体上夏季大,冬季小;在空间分布上随着纬度的变化不明显,但随高度的增加rms总体上有递减趋势.另外还发现,亚洲东部地区夏季日平均bias和rms和南部热带地区冬季的日平均bias和rms变化相对较大.(3)ECMWF2.5°和0.5°的资料进行了对比分析,发现0.5°分辨率资料的rms比2.5°减小1~5 mm.这些结果,为在亚洲地区的空间大地测量、导航定位和INSAR等工作中,应用ECMWF/NCEP的资料进行对流层大气延迟改正的有效性和可能达到的精度提供了重要参考.     

西北太平洋地区强台风的闪电活动特征

利用全球闪电定位网(WWLLN)获取的闪电定位资料和中央气象台提供的台风定位资料, 分析了西北太平洋地区2005~2008年登陆我国的1个强台风和6个超强台风的闪电空间分布及其随时间的演变特征. 分析结果表明：西北太平洋地区强台风成熟时平均闪电密度呈现出明显的三圈结构：眼壁上存在一个明显的闪电弱密集带(20~80 km), 而距离台风中心80~200 km范围内闪电密度接近于零, >200 km的外雨带中闪电又逐渐增加. 外雨带中的闪电远远多于台风中心或者眼壁上发生的闪电, 台风中心发生的闪电所占比例小于总数的1%. 若把距台风中心100 km范围内的闪电定义为台风眼壁闪电, 则在台风中心最大风速急剧增大的阶段, 眼壁上的闪电爆发, 而在眼壁闪电爆发的几个小时后中心风速达到最大值, 有个别台风在台风最强期间的前半段眼壁闪电爆发, 这对台风强度的预报有一定的指示意义. 在台风减弱阶段, 中心闪电发生很少.     

定位子台网的选取对定位结果影响研究

选取了河北及邻区58个不同区域的地震, 分析“定位子台网”分布对地震定位精度的影响, 研究“定位子台网”的选取规则。 分别探讨了三种台站分布情况下定位偏差、 水平误差、 拟合残差随空隙角、 近台距离、 远台距离的变化; 定位偏差以及水平误差与拟合残差的关系。 结果显示, 速报时选择7～9个分布相对合理的“定位子台网”参加定位结果比较好, 使用水平误差估计定位结果质量比较适合。     

内蒙古及邻区地震台站分布对定位结果的影响

选取2013—2019年发生在内蒙古及邻区的50次M_L≥3.5地震事件,重新对每个地震分别以选取7—14、4—9个台站组成的子台网进行定位,探讨2种台站分布情况下的定位偏差随空隙角、近台距离、远台距离的变化;水平误差与定位偏差间的关系及水平误差、拟合残差随空隙角的变化;拟合残差随速度模型的变化。结果显示,当选取8个台站且台站分布较合理时,定位结果较好。     

内蒙古测震台网台站布局对地震定位的影响

选取2009年1月至2016年5月内蒙古中西部及邻区55次M ≥ 3.0地震,通过调整台站空隙角、近台距离、远台距离、定位台站数,改变并对比定位子台网布局对地震定位精度的影响,进而研究定位子台网的选取规则。分区域探讨2种台站分布模式下地震的定位偏差、水平误差、拟合残差随空隙角、近台距离、远台距离、台站分布均匀度的变化及水平误差和定位偏差与拟合残差的关系。分析发现,地震速报选取9-12个台站,且台站分布相对合理的定位子台网参与定位,结果较好,使用水平误差评估定位效果更准确。     

基于时差法三维定位系统对闪电放电过程的观测研究

系统介绍了自行研制的基于GPS同步和时差法定位技术的闪电VHF辐射源三维定位系统以及山东北部地区闪电过程同步观测分析,成功获得了雷暴中闪电通道辐射源三维时空发展物理图像.并结合地面的快电场变化资料,对典型负地闪、正地闪和云闪放电通道的三维时空演变过程进行了分析,结果表明,正、负地闪激发传输过程不同,典型负地闪的预击穿过程发展速度约为5.2×104m/s,被初始负击穿引发的向下梯级先导传输过程发展速度约为1.3×105m/s;正地闪初始阶段也是激发负流光传输,以优势水平方向在正电荷区内传输,并为始发点积累正电荷,从而触发向下正流光传输.重点分析了一次由双极性窄脉冲事件(NBP)引发的云内闪电三维放电过程,该脉冲发生在约10.5km的高度上即上部正电荷区域内,同时引发云内放电通道水平向周围扩展,产生大量击穿辐射源,双极性窄脉冲辐射峰值强度值高达16.7kW,而普通闪电辐射源功率一般在100mW～500W范围内.与经典云闪完全不同,此类新型云闪及其三维传输过程在国内第一次被发现.文章还讨论了其可能的触发机制.     

低频电场变化探测阵列建设及其初步运行结果

在低频(LF)和甚低频(VLF)频段探测全闪活动是近年来闪电探测技术发展的一个重要方向.中国气象科学研究院于2014~2015年在广州地区建设了由9个快电场变化测量仪构成的低频闪电电场探测阵列(Low-frequency E-field Detection Array,LFEDA).本文介绍了LFEDA构成以及针对闪电低频电场信号建立的闪电定位算法,基于蒙特卡罗法和人工触发闪电试验对LFEDA的定位精度和探测效率进行了理论模拟和客观评估.前者表明站网中,具有较长基线的定位站有助于改善垂直于该基线方向的水平定位精度和沿着该基线方向的高度定位精度.后者表明LFEDA对触发闪电事件和回击的探测效率分别为100%和95%,回击平面定位误差平均值为102m.定位结果与雷暴结构的对比分析表明,闪电脉冲放电事件与反射率柱所表征的对流特征较强区域有较好对应,脉冲放电事件在垂直方向上呈现合理的分布.此外,通过单次云闪、地闪的定位结果发现,LFEDA能够描绘闪电发展形态,基于三维定位结果获得的云闪初始阶段垂直发展速度以及地闪先导垂直发展速度变化趋势与之前观测结果类似,研究结果表明,LFEDA具备了全闪电三维定位能力,为闪电发展特征研究以及雷暴电学研究提供了新的技术手段.     

基于甚高频三维定位估算闪电通道产生的氮氧化物

基于闪电甚高频辐射源三维定位系统,本文采用了一种三维空间单元网格化提取闪电通道并计算其长度的方法。该方法通过对定位辐射源点进行聚集处理,继而进行通道提取后,可比较准确地得到一次闪电的三维通道总长度。为了验证该方法的可行性,本文设计并进行了模拟实验,定量给出了该方法的误差不超过10％。利用实验室得出的单位放电通道长度产生的NO量与气压的关系,将其应用到不同高度上单位闪电通道长度产生的NOx量。基于该方法对青藏高原东北部地区一次雷暴过程中11次负地闪和59次云闪的通道长度和其产生的氮氧化物量进行了计算。结果表明：地闪平均通道长度为28.9km,云闪平均通道长度为22.3km;一次地闪产生的NOx量平均为1.89×10^25分子数,一次云闪产生的NOx量平均为0.42×10^25分子数。     

上海及邻近地区测震台网历史监测能力

在收集和整理上海及邻近地区1904年至今所有资料的基础上,确定了不同仪器的放大倍数与有效监测距离的关系,从而给出了这一地区分7个时间段的地震监测能力分布图。根据1987年上海台网的观测能力,导出了估算震中定位误差的统计模型,计算了它的定位精度,结果显示网内的震中位置水平误差大约为2km。     

一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法

震源定位是微地震监测技术要解决的主要问题.目前,井下微地震监测多采用走时拟合法计算震源位置.常规方法受到环境噪声、初至拾取误差、速度模型误差等因素的影响,定位结果存在一定误差.为了提高定位精度,本文提出了一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法.本文方法根据P波的偏振特征参数计算概率密度函数求取震源方位角,并采用改进的目标函数和搜索算法计算震源的径向距离和深度.模型数据和实际资料的处理结果表明,本文方法具有较强的抗噪性,计算得到的震源方位角更加接近真实值;与常规目标函数相比,本文方法采用的目标函数具有更好的收敛性,其定位结果受初至拾取误差和速度模型误差的影响更小;本文提出的搜索算法能够消除由于错误拾取造成的观测到时中的异常值对定位结果的影响.     

GPS测量误差对大气掩星反演精度影响分析

在无线电GPS大气掩星观测中,GPS和LEO卫星的位置误差、速度误差、卫星钟的漂移、载波相位观测误差等会给其反演的大气参量带来一定的误差.为定量分析上述GPS测量误差对大气掩星反演精度的影响,本文采用模拟分析的方法,利用CHAMP实测轨道数据和大气与电离层经验模式,采用三维射线追踪方法模拟得到大气附加相位观测数据;然后根据各种GPS测量误差的不同性质,在模拟掩星观测大气附加相位数据中加入GPS测量误差并进行反演,将其反演结果与未加入误差时的反演结果进行比较,分析各测量误差所带来的掩星反演误差的特点;利用一天的151个分布全球的掩星事件的误差结果进行统计分析.结果表明:(1)±10 m的GPS径向位置误差引起的温度反演误差的平均误差在30 km的高度为(-+)0.8K,标准偏差为0.05K;±0.4 m的LEO径向位置误差引起的温度反演误差的平均误差在30 km的高度为(-+)1.2K,标准偏差为0.07K.(2)仅考虑卫星速度误差对掩星几何关系的影响,则±30 m/s的GPS速度误差引起的温度反演误差的平均误差最大为±0.02K,标准偏差为0.3K;±10 m/s的LEO速度误差引起的温度反演误差的平均误差最大为±0.4K,标准偏差为0.06K.(3)当卫星钟漂为1×10-9时,反演温度误差的平均误差在30 km的高度为263K,标准偏差为16K,当卫星钟漂为1×10-14时,反演温度误差的平均误差在30km的高度为0.019K,标准偏差为0.004K.(4)当L1和L2载波相位观测误差分别为1 mm和2 mm时,引起的温度反演的平均误差在30 km的高度为0.01K,标准偏差为0.4K.(5)利用较接近真实观测的三维大气和电离层背景下的模拟附加相位数据,同时加入国际最新指标的各种GPS测量误差进行反演,误差分析结果为:在30 km以下,折射率和密度的相对误差小于0.3%(1σ),压强的相对误差小于0.5%(1σ),温度误差小于1K(1σ).     

基于闪电双极性窄脉冲事件波形观测日出日落电离层D层变化

利用闪电作为辐射源来探测电离层D层是近年来国外学者研究的热点.本文基于江淮流域六站同步闪电观测站网,实现了一种利用闪电双极性窄脉冲事件（Narrow Bipolar Events,NBE）来探测电离层D层等效高度的方法.基于此方法,对两次分别发生在日出和日落阶段的雷暴分析结果显示,上述两个阶段D层反射高度变化特征呈现显著的不对称性：日出期间D层反射高度随时间线性降低速率为5.9 km/h;而日落期间D层反射高度随时间线性递增速率为8.6 km/h.综合日间太阳耀斑期间D层反射高度剧烈波动的观测事实,与日出、日落期间D层特征变化,结果表明太阳辐射电离中性大气分子的电子生成机制在日间D层电子密度变化中占主导地位.本文结果展现了利用NBE事件监测电离层D层变化特征的可行性,这一方法与基于地闪回击波形的D层探测方法结合在一起,有望把现有具有闪电事件定位和电磁波波形记录能力的闪电观测站网扩展为实时对电离层D层时空变化监测的网络.     

基于流体动力学的探空仪GTS1湿度测量误差修正研究

准确的湿度垂直廓线对短期数值天气预报和中长期气候研究分析均具有重要参考价值,但太阳辐射与高空云雨等因素导致探空湿度测量精度较低.针对探空仪GTS1白天进行湿度测量时存在明显偏干误差的现象,本文建立了GTS1湿度测量结构模型,采用计算流体动力学方法重点研究了太阳辐射对GTS1湿度测量的影响,同时探讨了其防雨/防辐射罩的防雨效果.结合改进的太阳辐射计算模型,利用Fluent模拟分析了防雨/防辐射罩云雨滴轨迹和内部温度场分布,数值仿真结果表明:在垂直气流下防雨/防辐射罩基本保护湿度传感器免受高空云雨的影响,对太阳辐射也起到一定防护作用.但太阳辐射对GTS1湿度测量的偏干影响仍较显著,海拔30km左右相对误差甚至高达70%.通过与RS92及GTS1探空湿度测量中的太阳辐射偏干误差相对比,发现基于流体动力学数值计算的湿度相对误差随海拔高度的变化趋势与之基本吻合.本文也给出了理论计算与实验测量存在一定差异的原因,进而以南京探空站2014年不同季节的温度、气压、气球的上升速度等探空数据为计算参数,获取了太阳辐射误差与海拔及环境温度的关系,并对四组探空湿度廓线进行太阳辐射误差修正,提升了GTS1探空仪高空湿度测量的精度.本文研究结果为探空湿度测量太阳辐射偏干误差的有效修正提供了一定的参考.     

基于PCA-RBF神经网络的航空飞行几何参数拟合

采用地面异常线圈对直升机时域航空电磁探测系统进行标定时,发射-接收线圈姿态的变化将导致实测数据产生误差,影响标定的精度.本文基于时间域航空电磁系统,计算了发射-接收线圈姿态任意变化时异常线圈的电磁响应,提出了主成分分析-径向基神经网络(PCA-RBF)的拟合算法,采用主成分分析法提取飞行几何参数的贡献率,利用径向基神经网络法对电磁响应进行了测线剖面的批量数据拟合,并对理论仿真和河南桐柏直升机飞行试验数据进行拟合分析,单一异常体理论数据的绝对误差平均值小于20nV·m-2,双异常体理论数据绝对误差平均值为160nV·m-2.野外实测数据在异常线圈中心位置的拟合相对误差小于1%,整条剖面测线的拟合相对误差小于±6%,平均值为2.5%.结果表明PCA-RBF拟合算法能够较好地实现航空电磁系统飞行参数的拟合,为航空电磁系统海量实测数据的快速处理提供了新方法.     

基于CORS网络的单频GPS实时精密单点定位新方法

利用单频接收机实现大范围、高精度快速实时定位是卫星大地测量研究的热点和难点问题之一.本文提出了一套基于连续运行参考站系统(CORS)的误差实时建模数据处理方法,设计并实现了一种新的GPS单频接收机实时精密单点定位服务方法.然后,利用山西省CORS网内一组实测动态数据,以及从湖北省CORS网和武汉市CORS网选取的一组实测静态数据进行测试,验证分析了所提出方法用于实时定位服务的可行性.结果表明:对于站间平均距离小于71 km的参考网,网内单频用户按照实时处理模式,在经过数秒钟的初始化后即可获得厘米级的动态精密单点定位结果.这为GPS单频接收机用户实现快速实时精密单点定位提供了一种可行的新方法.