非潮汐海洋负载效应对近海岸IGS测站坐标时间序列的影响

根据均匀分布在全球各大洲的IGS测站信息,选取105个数据质量良好的近海岸测站以及29个内陆测站,利用ECCO发布的海底压力数据计算得到由非潮汐海洋负载引起的IGS测站位置N、E、U方向上的位移。分析了由地理位置差异导致的测站受非潮汐海洋负载效应的影响存在的差异,并修正了SOPAC提供的IGS测站坐标时间序列,探讨了非潮汐海洋负载效应引起的测站位移对近海岸测站坐标时间序列的影响。结果表明,近海区域（<50 km）测站受到非潮汐海洋负载影响U方向平均量级为5 mm,远大于内陆（>500 km）测站U方向的影响;经过非潮汐海洋负载修正,71%的测站高程坐标时间序列RMS值得以减小,其中最大可使RMS值降低13%;大西洋、太平洋西海岸受其影响比东海岸大,考虑到其受非潮汐海洋负载效应影响显著,使用大西洋与太平洋西海岸地区测站坐标时间序列前必须进行非潮汐海洋负载修正。     

潮汐效应对香港地区GPS PPP的影响

选取香港地区12个CORS站数据,研究潮汐效应对该地区GPS精密单点定位的影响。结果显示:1)固体潮对测站位移的影响最大,海潮负荷影响次之,极潮影响最小;固体潮与海潮对测站位移的影响存在明显的半日、周日周期,在香港地区,垂直方向的影响最大分别可达300mm及25mm,极潮的影响基本保持稳定,约为2mm。2)潮汐效应对香港地区测站GPS精密单点定位静态解及动态解结果的影响达cm量级。研究表明,长期连续观测不能完全消除潮汐的影响,因此获取高精度GPS精密定位结果时需顾及固体潮、海潮、极潮的影响。     

中国区域GPS站海潮负荷形变特征分析

讨论5个全球海洋潮汐模型NAO99b、FES2004、GOT4.7、TPXO7.2和EOT11a在中国区域的差异性和适用性,并基于这些全球海潮模型和高分辨率区域海潮模型,分析中国区域GPS站海潮负荷形变特征。采用GIPSY软件对中国区域GPS站长时间观测数据进行处理,分析高精度区域海洋潮汐模型对中国沿海GPS站高精度位置时间序列的影响。分析表明,加入区域海洋潮汐负荷形变后,对GPS时间序列垂向的影响最大可达5.01 mm,可能会引起GPS时间序列中包含15 d和173 d 的虚假周期信号。     

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。     

环境负载对GNSS坐标时间序列噪声特性的影响研究

基于中国大陆构造环境监测网络的连续GNSS观测数据,选取云南省25个测站的坐标时间序列研究地表质量变化对建立噪声模型的影响。计算陆地水负载、大气压负载和非潮汐海洋负载引起的测站非线性变化,采用极大似然估计对不同噪声组合进行分析,分别建立负载改正前后各GNSS测站的最优噪声模型,同时估计速度的不确定度。结果发现,云南省GNSS测站各分量的噪声特性主要表现为闪烁噪声+白噪声(FN+WN);环境负载改正能够改变坐标时间序列的最优噪声模型;用加入环境负载改正后建立的最优噪声模型估计各测站的速度不确定度,对于E、N、U分量,分别有72%、80%、68%的测站的速度不确定度变小。     

顾及共模误差的四川连续GPS基准站坐标时间序列噪声分析

使用GAMIT/GLOBK软件处理四川省内23个连续GPS基准站2010～2015年数据,获取各测站的坐标时间序列,然后利用堆栈法对其进行空间滤波以剔除共模误差,通过谱指数计算和最大似然估计法（MLE）对滤波后的GPS站坐标时间序列进行噪声分析。结果表明,四川连续GPS基准站坐标时间序列N、U方向最优噪声模型为WN+FN,E方向最优噪声模型为WN+FN+RWN;空间滤波可以降低闪烁噪声,同时使一些测站显现出随机漫步噪声;根据GPS站坐标时间序列估计基准站速度时,应当顾及有色噪声的影响。     

利用高频GPS数据研究汶川地震引起的近场地表运动学特征

利用单历元定位方法处理2008年汶川Ms8.0级地震震中附近GPS连续站1 Hz数据,获取近场地壳运动学特征。观测结果表明,测站运动的方向和幅度不仅与测站与震中距离相关,而且与破裂带的距离相关,近场运动学的复杂性反映了震源破裂过程具有逆冲和走滑的特征。距震中最近的郫县站最大运动学位移EW方向超过100 cm,NS方向达到70 cm,其GPS位移和强震仪得到的位移一致。对12个GPS测站的运动学位移与永久静态位移进行对比,发现6个测站前者明显大于后者,5个测站二者大小相当,成都站前者小于后者。     

对流层延迟对高差较大GPS测站短基线时间序列的影响分析

选择5对IGS测站短基线作为研究对象,使用两种不同的基线解算方案进行数据处理,基于小波分析方法研究对流层延迟估计对高差较大GPS测站短基线时间序列的影响。结果表明,对于高差大于100 m的短基线,不估计对流层延迟会使高程方向时间序列出现虚假的季节性变化,周年振幅影响最大可达17.7 mm,估计对流层延迟后该季节信号显著减弱;此外,还发现不估计对流层延迟时,测站间天顶总延迟差异与基线高程方向产生的偏差具有一定的相关性。     

一种削弱区域CORS站坐标时间序列非线性变化的方法

为削弱测站非线性变化对速度场模型和噪声模型的影响,提出一种EMD分解与环境负载改正相结合的方法,利用徐州区域10个CORS站近2 a（2016-06～2018-05）的时间序列对该方法进行验证。首先利用Bernese软件解算测站坐标时间序列,对去线性项的时间序列进行EMD分解,重构周期项和残差项;然后利用GFZ发布的环境负载产品对重构的周期项进行改正,以谐波函数拟合加环境负载改正方法作为对照。结果表明,EMD分解与环境负载改正方法对非线性项具有18%的修正效果,优于谐波函数拟合加环境负载改正方法;各测站在水平N方向和E方向改正不明显,U方向改正效果明显,产品综合改正效果优于单个产品改正效果。     

海洋负荷潮汐对测站位移影响的理论研究

测站位移的海潮效应可以看作是一种负荷影响。海潮负荷对测站位移的影响在某些台站（例如大洋中的岛屿以及沿海岩地区）可达几厘米，因此空间大地测量技术中必须以改正。研究了海洋负荷潮汐对测站位移影响的理论和方法，在推导过程中回避了将点负荷密度展开为球谐函数，而是直接以负荷引力位为基础，并将海潮潮高引入表达式中，推导出了海潮对测站位移影响的有关公式，同时探讨了在毫米级精度时需要注意的一些问题，为空间大地测量学的理论研究提供参考和依据。     

海潮负荷地心运动对GPS坐标时间序列周期信号的影响分析

分别采用地球系统质心（center of mass of the whole earth system, CM）和固体地球质心（center of mass of the solid earth, CE）框架的海潮负荷(ocean tide loading, OTL)改正计算132个全球站的静态精密单点定位PPP坐标,分析海潮负荷引起的地心运动对GPS坐标时间序列的影响。结果表明：1）海潮负荷地心运动在水平和垂直方向上引起的坐标差异分别为0.7 mm和1.3 mm,海潮负荷地心运动对坐标时间序列的影响具有显著的区域分布特征;2）在CM-OTL和CE-OTL中,海潮负荷效应引起的周期信号明显减小,海潮负荷改正所属框架与GPS轨道所属框架的不一致将引入GPS交点年信号、14 d、9 d信号;3）利用IGS精密轨道进行PPP计算时,应采用CE框架进行海潮负荷改正。     

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FES2004和GOT4.7海潮模型改正对全球PPP的影响特征及差异分析

针对目前少有全球范围PPP海潮负荷影响特征分析的问题,对比FES2004与GOT4.7海潮模型改正前后20个IGS站静态和动态PPP的解算结果,探讨2种模型下的潮波差异。实验结果表明,海潮负荷引起全球沿海站点的U方向位移达5 cm,但在地中海及波罗的海等陆间和内陆海域,并非单纯随站点离海岸线越近位移越大;海潮负荷在世界范围24 h静态PPP中对坐标误差RMS的影响达数mm,改正后收敛时间提升率最高达30%,但在某些岛屿和陆海交界地带对E、N方向的改正效果较差;基于2种模型计算的全球M₂分潮U方向差异在近海区域最大可达13 mm,且地理分布上与海潮本身无必然联系,负荷形变差异具有与海潮类似的周期性特征,在马来群岛附近达数mm,且半日潮差异高于周日潮与半月潮。     

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GPS测站的海洋潮汐改正

利用ＣＲＳ３．０海潮模型计算了海潮对我国沿海地区ＧＰＳ测站的影响。结果表明海潮对我国ＧＰＳ测站的影响由东至西逐渐减小,垂直方向的影响远远大于水平方向,对东南部沿海的影响一般可达厘米量级。海潮改正对ＧＰＳ基线解算的实例表明,这一影响不仅反映在基线向量上,而且也反映在基线分量上。     

利用短期静态PPP结果反演海潮负荷位移

采用香港11个GPS测站的观测资料进行1 h、2 h、3 h和4h静态PPP解算,获得4组PPP坐标序列,利用调和分析求取11个测站处8个主要分潮的负荷位移参数（振幅和相位）,将其与海潮模型计算的负荷位移参数进行对比,并比较分析PPP反演值与海潮模型值改正海潮负荷信号的效果。结果表明,垂直和水平方向上,不同PPP结果反演8个分潮的负荷位移分别具有约5 mm和7 mm的差异;PPP反演8个分潮垂向负荷位移优于全球海潮模型,但水平方向上的反演效果稍弱。