GRACE时变重力数据的后处理方法研究进展

重力场是反映地球介质密度变化和在各种环境(固体地球潮汐、内部热流、固体和液体之间质量的交换、表面负荷和地震构造运动等)下动力学特征的最基本和最直接的物理量。GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)卫星作为探测全球重力场的工具已经为科研工作者提供了超过10 a的全球时变重力场数据。由于GRACE数据存在固有误差,GRACE数据产品需要进行后处理对局部重力场进行研究。回顾整理了GRACE数据后处理中的处理方法,包括高斯滤波法及非各向同性滤波法,位系数去相关法,主成分分析法,小波分解法,Slepian方法,以及顾及先验信息的改进算法等,并对GRACE后处理算法的后续改进和发展进行了展望。     

利用2008～2009年VLBI数据进行日长变化的研究

处理了2008-01～2009-03的VLBI观测数据,提取了日长变化信息,并与IVS网站的结果进行了对比;计算了日长变化的月周期长度和半月周期长度;利用近几年VLBI数据中的日长变化信息绘制日长变化曲线,分析了日长的季节性变化及引起日长变化的因素。     

日长和地球引力场参数J_2的长期和长周期变化

用高精度的现代日长观测结果、近 2 0年的J2 变化的结果和古地球自转结果 ,讨论了日长和J2 变化的长期和长周期的主要特性 ,从理论和实测两方面分析了日长和J2 变化的关系及其异同 ,认为J2 变化的结果在地球动力学研究中的作用应予以重视 ,综合利用日长和J2 将使这两种资料的潜力得以进一步发挥。     

利用1985～2010年VLBI数据进行日长变化分析

处理了1985～2010年的VLBI观测数据,提取了日长变化信息,分析了其内符合精度和外符合精度;通过傅立叶分析以及小波分析得出了日长变化的半月周期、月周期、半年周期、周年周期以及更长周期;利用解算出的日长变化信息绘制日长变化积分曲线,分析日长的季节性变化和长期变化,并分析了日长变化因素。     

基于APDM的长输油气管线数据互操作研究

随着空间信息技术应用的不断深入,在长输油气管线行业中,积累了越来越多的管线数据资料。然而,由于空间数据格式限制,影响了数据资料的共享使用,造成了大量数据资料浪费及数据重复录入。本文从长输油气管线数据的特点出发,借鉴已有的GIS/CAD数据互操作研究成果,参考ESRI的长输管线数据模型APDM,提出了一种管线数据互操作方案,并在ArcGIS/AutoCAD平台下实现,证明该方案的可行性。     

基于Landsat长时间序列数据估算树高和生物量

以Landsat长时间序列数据为研究对象,旨在以光谱序列信息反演森林参数为视角,应用Landtrendr算法从时间序列数据中提取森林扰动变量,使用随机森林计算方法建立扰动变量、反射率和GLAS激光点森林参数之间的关系模型,获取树高和生物量的空间分布信息。为多源遥感数据反演森林参数提供参考,研究证明基于Landsat长时间序列数据获得的森林扰动变量能够增强反射率和森林参数之间的相关性,可提高预测精度。     

VLBI和GPS观测联合解算地球自转参数和日长变化

利用GAMIT软件处理了2005年9月、2006年1月和2月每天17个IGS国际GNSS服务(International GNSS Service, IGS)站的GPS观测数据,获得了地球自转参数(Earth rotation parameter, ERP)和日长变化(ΔLOD),并与IGS综合解进行了对比。利用OCCAM 6.2软件处理了相同时间内的甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)观测数据,将解算结果与国际VLBI服务(International VLBI Service, IVS)结果进行了对比。分别采用基于内符合精度和IERS 08C04序列的定权方法对VLBI解算结果与GPS解算结果进行了加权平均,获得了VLBI和GPS技术对ERP和ΔLOD的协议结果。研究结果表明,VLBI解算结果与采用的插值方法有较大的关系,基于IERS 08C04序列的加权平均方法达到了利用VLBI解算结果对GPS解算结果进行修正的目的。VLBI和GPS技术的联合弥补了VLBI观测数据密度不够和GPS解算结果不稳定的缺陷,使解算结果的稳定性和可靠性有所提高。     

1990—2015年极移和日长周期性变化的小波分析

采用由国际地球自转及参考服务组织(IERS)提供的1990—2015年的EOP 08C04序列,分别利用小波变换和最小二乘法对极移(PM)和日长(LOD)的周期性变化进行了研究。小波分析结果表明,PM和LOD都存在明显的季节性和年际变化,但是,无法区分周年变化和钱德勒变化,可能是因为两者的频率太接近。在最小二乘意义上,对PM和LOD的趋势变化和周期变化进行了解算,结果发现LOD具有明显的半年和周年变化,同时探测了PM的半年和周年变化。1990—2015年间,LOD的趋势变化率为(-0.066 7±0.001 6)ms/a,PM在X和Y方向的趋势变化率分别为(2.898 0±0.131 0)mas/a和(0.957 0±0.152 0)mas/a,说明北极点相对地壳向18.3°E的方向移动。此外,对PM的X分量、PM的Y分量以及LOD两两之间进行了交叉小波变换,对三者之间的相关性进行了分析。     

地表质量迁移对日长变化激发作用的研究

为了探索地表质量迁移对日长变化的激发作用,文章在原始日长变化中扣除了固体潮、10年尺度信号、风和洋流效应,得到残余日长变化.然后分别利用AOH气候模型、SLR数据和CSR、GFZ、JPL提供的RL05版本的GRACE月重力场模型,计算了地表质量迁移对日长变化的激发作用.通过分析发现,和SLR、AOH质量激发相比,在季节性尺度上,3种GRACE质量激发能够更好地解释残余日长变化中周年和半周年的起伏,尤其是在周年项上,3种GRACE质量激发和残余日长变化间十分接近;在季节内尺度上,GRACE (GFZ)质量激发同样可以更好地解释残余日长变化,而GRACE(GFZ)和GRACE(JPL)质量激发由于包含一个周期为5.6个月的信号,与残余日长变化的相干性很低.     

基于星载GPS数据的GRACE卫星动力学法定轨

利用GRACEA卫星的星载GPS观测数据,采用非差动力学低轨卫星定轨方法,解算了2012年1月11日至18日的卫星轨道,将得到的结果与GFZ发布的RSO轨道进行对比分析,并通过SLR观测数据进行轨道的校验。结果表明：定轨精度满足低轨卫星精密定轨的要求,与RSO轨道比较,在X、Y、Z方向的均方根误差的平均值分别为4．7cm、4．3cm和4．9cm;通过SLR观测数据进行校验,残差平均值为-1．6cm,均方根误差为4．7cm．     

地球的时变主惯性矩和变化的自转(英文)

Based on the gravity field models EGM96 and EIGEN-GL04C, the Earth's time-dependent principal moments of inertia A, B, C are obtained, and the variable rotation of the Earth is determined. Numerical results show that A, B, and C have increasing tendencies; the tilt of the rotation axis increases 2.1×10-8 mas/yr; the third component of the rotational angular velocity, ω 3, has a decrease of 1.0×10-22 rad/s2, which is around 23% of the present observed value. Studies show in detail that both θ and ω 3 experience complex fluctua-tions at various time scales due to the variations of A, B and C.     

基于长时序夜光遥感数据的长三角区域GDP预测研究

融合了DMSP/OLS(Denfense Meterological Satellite Program/Operational Linescan System)和NPP/VIIRS(Suomi Nation Polar-orbiting Partnership/Visible infrared imaging radiometer suite)两种常见的夜光遥感数据,延长了夜光遥感数据的时间跨度,以长三角区域的三省一市为例,对比了一元ARIMA模型、加入了NPP/VIIRS数据夜光总量ARIMAX模型和加入本文融合两种夜光数据的夜光总量ARIMAX模型,对研究区域的GDP进行了研究,以2019—2021年作为预测年份,与真实值进行对比。实验结果表明,不同经济结构在GDP预测结果的精度不同,加入夜光遥感数据的模型在预测经济发达并且面积较小的区域GDP时精度会显著降低,融合后的夜光数据GDP平均预测精度相比之前有了大幅度提高,可以很好地改进GDP预测结果。     

小波时变参数PGM(1,1)模型的工程应用研究

首先阐述了小波去除数据噪声的方法及小波模型的选取问题,然后对GM(1,1)模型背景值生成序列进行改进,采用搜索法确定背景值最佳生成系数.考虑到模型中的灰参数会随时间而变化,采用多项式逼近模型灰参数,并通过最小二乘方法求解多项式的系数,最后形成了小波时变参数PGM(1,1)模型同时采用Runge-Kutta方法求解.通过武成城际铁路沉降监测数据的计算分析表明,小波时变参数PGM(1,1)在高铁沉降预测中具有较高的精度.     

基于TM影像数据的五日生化需氧量浓度估计

湖泊的水体污染往往伴随着富营养化现象,水体中叶绿素a、透明度、全磷、全氮、化学需氧量及五日生化需氧量等水质参数的相关性很强.前人的研究成果表明,由于存在事实上的强相关性,可以直接建立全磷、全氮的遥感反演模型.基于这样的技术思想,洪泽湖水体内的五日生化需氧量与全磷、全氮有较强的相关性,本研究应用TM遥感影像数据直接建立了五日生化需氧量的半经验估算模型.该模型简便易用,是建立水质参数反演模型的成功尝试.     

利用端部效应改正的LS+AR模型进行日长变化预报

针对LS+AR模型在日长变化预报过程中存在的端部效应现象,采用时间序列分析方法对日长变化的序列进行外推,形成一个新的序列,用这个新序列求得LS模型的系数,然后再用LS+AR模型对日长变化原始序列进行预报。实验结果表明,利用端部效应改正的LS+AR模型与LS+AR模型相比,在日长变化的预报精度上有一定的改善,尤其在跨度为中长期时改善更为明显。     

基于Quaternary编码的球面三角格网邻近搜索算法(英文)

The characteristic of Quaternary codes is analyzed. The rule of distinguishing triangle direction is given out. An algorithm of neighbor finding by decomposing the Quaternary code from back to front is presented in this paper. The contrastive analysis of time complexity between this algorithm and Bartholdi＇s algorithm is approached. The result illustrates that the average consumed time of this algorithm is about 23.66% of Bartholdi＇s algorithm.     

联合GRACE和GLDAS数据的河南省地下水储量反演与时空变化分析

针对利用传统监测手段难以高效获取地下水储量观测数据的问题,基于GRACE重力卫星的大尺度水资源储量反演已成为当前水资源调查的研究热点。本文利用2012-2016年CSR机构发布的GRACE RL06月解数据,通过等效水高反演得到河南省陆地水储量时序结果,扣除由同期GLDAS水文模型计算得到的地表水储量时序数据,从而得到河南省地下水储量时序变化数据结果。经与地下水位监测井实测数据进行对比验证,相关系数显著性水平达0.01,表明本文算法流程具有较高的可靠性。进一步的统计分析结果表明,河南省北部地区的地下水储量呈亏损态势,最大变化率超过26 mm/a;河南省中部和东部地区地下水储量有一定盈余,最大变化率超过16 mm/a,相关结果数据与河南省水利局公布的全省主要地下水超采区范围吻合。本文旨在利用GRACE重力卫星数据与GLDAS水文模型反演获取河南省地下水储量空间分布差异及演变趋势,相关算法流程可为广域地下水储量调查监测提供技术支撑;研究数据可为该区域地下水资源的合理利用与保护提供参考。     

基于ICESat-GLAS和GRACE卫星遥感资料的高亚洲冰川物质平衡变化研究

针对高亚洲冰川物质平衡和水资源的热点问题,首先利用2003—2009年ICESat-GLAS和2000年2月SRTM DEM V2.1资料,推算高亚洲地区冰川表面高程和冰量变化;其次,利用GRACE卫星的2002年8月至2012年12月时变重力场资料反演出研究区地表质量变化,继而在综合分析各流域内地表各种物质变化的基础上,恢复出流域冰川物质平衡;再次,根据高亚洲流域冰川的物质平衡状况,估算了外流河流域冰川物质亏损对海平面上升和内流河流域冰川物质亏损对内陆湖泊水量的贡献。