重力场长周期变化的观测与理论结果比较

利用Chandler摆动周期作为约束，估计了地幔滞弹性对地球二阶带谐响应系数κ、带谐位系数J2和卫星轨道升交点Ω的影响，理论预测的长周期潮汐参数被用来与人卫激光测距（SLR）观测结果进行比较。结果表明，SLR确定的长周期潮汐解已能检测到地幔滞弹性的影响。考虑地幔滞弹性和非平衡海洋潮汐效应后，理论预测的18．6a潮汐参数与SLR潮汐解基本相符。     

低阶地球引力场长期变化的确定

利用约11年的Lageos人卫激光测距（SLR）资料,反演了地球引力场系数J2和J3变化的时间序列,分析得到每年的2＝(-2.6±0.4)×10-11,3＝(-1.2±0.4)×10-11及18.6年固体潮Love数k2=0.3154±0.0070,相位滞后ε=3.1°±2.0°.由此可以对地幔滞弹和地球各圈层的动力学变化及相互作用提供高精度的天文观测约束。为了提供高精度的J2和J3变化的时间序列,可能的误差源必须考虑,如自转速率变化引起的极潮,引力场系数Jn的低阶和高阶项之间的弱的耦合等。     

不同UT1周日变化海潮模型结果的比较

比较了基于 TOPEX/ Poseidon卫星测高资料 ,长时期甚长基线干涉测量 (VLBI)观测和人卫激光测距 (SLR)观测所决定的地球自转周日变化。经比较显示 ,不同技术或同一种技术使用不同的方法所获得结果是有差异的 ,同一种技术内部符合较好 ,而不同技术间存在系统差。另外 ,我们根据 93年～ 94年的 VL BI观测资料获得一个结果 ,由于观测资料少 ,所获得结果差异较大 ,但 UT1周日变化的大体趋势一致。     

星地SLR和星间链路的BDS-3卫星精密定轨EI北大核心CSCD

目前,BDS-3卫星上已全部搭载星间链路设备,可利用星间双向测量数据分离卫星相对钟差和相对几何距离解耦卫星轨道和钟差,再把星间距离作为观测量结合地面测量数据进行星地星间联合定轨。人卫激光测距(SLR)技术不受载波相位模糊度、钟差等因素的影响,数据处理过程相对于GNSS技术的数据处理更简单,可以作为一种独立于GNSS观测技术的测量手段。所有BDS卫星上已搭载激光角反射器,因此本文利用2020年1月北斗星间链路数据及少量SLR数据对11颗BDS-3卫星(MEO/IGSO/GEO)进行联合精密定轨试验。分析结果表明,基于SLR和星间链路的3类轨道类型的BDS-3卫星定轨精度相当,轨道精度径向为4.2 cm,三维精度为30.2 cm;卫星轨道预报12 h和24 h MEO卫星三维精度约40.0 cm,IGSO三维精度优于60.0 cm;GEO卫星三维精度约1.0 m。在精密定轨的同时解算地球自转参数(ERP),由于激光数据量少,极移精度约3.0 mas,日长变化精度为0.35 ms。利用少量SLR观测数据和星间链路测量数据联合可以实现导航卫星的高精度定轨,如果能够对BDS卫星加强激光观测,有助于提升轨道精度,为BDS自主可控空间基准参数解算提供参考。     

“陆态网络”并址站归心基线精密解算及GNSS基准站数据处理

<正>国际地球参考框架ITRF的解算需要全球导航卫星系统GNSS、甚长基线干涉测量VLBI、人卫激光测距SLR和多普勒卫星定轨和无线电综合定位DORIS技术的观测数据,以及各种技术的并址站归心基线。为了精确确定并址站的空间归心基线及其协方差信息,本文研究了GNSS/VLBI/SLR并址站的解算理论与方法,解算出中国大陆构造环境监测网络CMONOC("陆态网络")7个并     

激光在天空对地观测中的应用

1960年7月世界上第一台激光器问世后，激光测距迅速兴起，不管是地面激光测距，还是激光测卫和激光测月，都为大地测量学的发展作出了重大贡献；特别是激光测卫测月成果，为我们深化对地球动态效应的认识，揭示地球的奥秘，提供了许多重要的科学数据，本文综析了值得注视的下列新近发展。.在IGEX-98国际大联测中，求定GLONASS卫星的激光轨道与微波轨道之差；.评定PRN05/06号GPS卫星星历的精度；.检核Topex/Poseidon海洋测高卫星用GPS定轨的测量误差，.用机载激光测深系统测量海水的浓度；.用EOS-ALT星载激光测距/测高系统测量地球动态参数。     

目的及意义

<正> 本计划旨在增进人们对于极移和地球自转速度变化及其与地震、板块运动和其他地球物理现象可能的相关性的认识和了解。作为必要的先行步骤,建议:(1)证实甚长基线干涉测量(VLBI)及卫星激光测距技术,能以亚分米级的精度测定极移和地球自转速度变化。(2)综合分析甚长基线干涉测量与卫星激光测距数据,在此基础     

海洋非潮汐变化对时变重力场的影响

基于全球海洋数值模式，估计了海水质量非潮汐变化对低阶地球引力场季节性变化的贡献。激发模型预测的大气、地表水、海洋潮汐和非潮汐变化对引力场的组合影响被用来与卫星激光测距(SLR)的观测值进行比较。结果表明，在季节性变化时问尺度上，为克服海洋数值模式的体积守恒近似而采用的质量守恒改正对△J2具有较明显的影响，对△J3的影响可以忽略，SLR观测的△J2周年和半年振幅介于海洋、地表水、大气(IB)和(NIB)的组合结果之间。     

利用GRACE和地球物理模型研究地球动力学扁率变化

作为一个旋转的扁椭球体,地球的动力学扁率J2变化主要是由各圈层相互作用和地球系统的物质流动所引起。当前,测定地球动力学扁率主要是通过卫星激光测距资料获得。本文利用GRACE月重力场模型、海底气压模型和冰期均衡调整模型等估计地球动力学扁率月变化ΔJ2,通过计算得到的C20时间序列与卫星激光测距(SLR)结果差别不大。通过计算分析,可以看出使用不同机构发布的GRACE数据产品,得到的季节变化时间序列的结果差别不大,与SLR结果非常接近,得出的C20时间序列在SLR方差百分比达70%。     

空间大地测量的最新进展(二)

3 激光测月(LLR)和激光测卫(SLR)的最新进展 LLR是由地面激光测距站向安置在月球上反射镜阵列发射激光脉冲,以该脉冲往返时间来测量地面站至月球的距离.SLR的原理是:由地面激光测距站向载有反射镜的卫星发射激光脉冲,由取样电路截取其极小部分能量作为基准信号,送至测时装置;激光脉冲的大部分由光学系统发射至卫星,由其上的反射镜反射回地面站,并被站上光学系统所接收,经放大和整形后送至测时装置,与基准信号比较,便得到脉冲往返地面站与卫星之间经历的时间,换算为距离.     

VLBI在探月卫星定位中的应用分析

中国实施的"嫦娥"探月工程中,探月卫星的定轨测控系统由我国现有的S频段航天测控网(USB)和甚长基线干涉测量(VLBI)系统组成。系统中,VLBI技术主要为绕月卫星定轨提供卫星的角位置。本文分析了在探月项目中,VLBI单点定位的必要性。探讨了VLBI技术用于探月卫星单点定位的基本原理及其实现方法。通过算例对模拟数据进行处理,检验了方法的正确性。对结果进行分析,得出一些结论。     

空间大地测量新技术及应用

随着空间及卫星定位技术的飞速发展,各种空间定位技术及应用也愈来愈多。简要介绍了甚长基线干涉测量(VLBI)技术、激光测月(LLR)技术、卫星激光测距(SLR)技术、卫星雷达测高技术、多普勒定轨和无线电定位系统(DORIS)、精密测距及其变率测量系统(PRARE)以及合成孔径雷达干涉测量(InSAR)等空间定位测量技术,重点阐述了GPS新技术及应用。     

由SLR观测的地心周期性运动(1993-2006年)

地球质心(CM)是整个地球的质量中心,地心运动是由地球系统的质量重新分布激励的,特别是流体圈层.利用SLR对LAGEOS 1/2卫星的距离观测,解算1993-2006年期间的地心运动时间序列,然后分别利用小波变换和最小二乘法分析该序列,发现地心运动存在长期和周期性变化.地心的长期运动表明地壳形状在变化.季节性变化是地心运动的主项,主要是由地球流体圈层的质量分布造成的,如海洋、大气和陆地水等.地心运动还存在其他周期性和准周期性变化.地心运动存在2～5年的长周期变化.许多周期都存在渐变,这表明整个地球系统质量和环境存在不规则的变化.

Abstract：

The center of mass of Earth (CM) is the center of total Earth's mass. The geocenter motion may be excit-ed by the mass redistribution of Earth system, especially the fluid layer. A time series of geocenter motion meas-ured with SLR on LAGEOS 1/2 is estimated and then analyzed with the wavelet transformation and the least squaresmethod, respectively. The secular and periodic variations of geocenter motion are detected. The long-term move-ment indicates that the crustal figure is changing, the north hemisphere and 180-degree hemisphere are shrinking, and the south hemisphere and O-degree hemisphere are swelling. The seasonal variations are the main componentswhich may be caused from the mass distribution of Earth fluid layer, e.g. ocean, atmosphere and continental wa-ter, There are many other periodic or quasi-periodic variations. There are long periodic variations through 2 to 5 years, Many periods gradually change, which indicates that there exist nonregular fluxes for the environment and mass of the whole Earth system.     

Impact of loading displacements on SLR-derived parameters and on the consistency between GNSS and SLR results

Displacements of the Earth’s surface caused by tidal and non-tidal loading forces are relevant in high-precision space geodesy. Some of the corrections are recommended by the international scientific community to be applied at the observation level, e.g., ocean tidal loading (OTL) and atmospheric tidal loading (ATL). Non-tidal displacement corrections are in general recommended not to be applied in the products of the International Earth Rotation and Reference Systems Service, in particular atmospheric non-tidal loading (ANTL), oceanic and hydrological non-tidal corrections. We assess and compare the impact of OTL, ATL and ANTL on SLR-derived parameters by reprocessing 12 years of SLR data considering and ignoring individual corrections. We show that loading displacements have an influence not only on station long-term stability, but also on geocenter coordinates, Earth Rotation Parameters, and satellite orbits. Applying the loading corrections reduces the amplitudes of annual signals in the time series of geocenter and station coordinates. The general improvement of the SLR station 3D coordinate repeatability when applying OTL, ATL and ANTL corrections are 19.5 %, 0.2 % and 3.3 % respectively, w.r.t. the solutions without loading corrections. ANTL corrections play a crucial role in the combination of optical (SLR) and microwave (GNSS, VLBI, DORIS) space geodetic observation techniques, because of the so-called Blue-Sky effect: SLR measurements can be carried out only under cloudless sky conditions—typically during high air pressure conditions, when the Earth’s crust is deformed, whereas microwave observations are weather-independent. Thus, applying the loading corrections at the observation level improves SLR-derived products as well as the consistency with microwave-based results. We assess the Blue-Sky effect on SLR stations and the consistency improvement between GNSS and SLR solutions when ANTL corrections are included. The omission of ANTL corrections may lead to inconsistencies between SLR and GNSS solutions of up to 2.5 mm for inland stations. As a result, the estimated GNSS–SLR coordinate differences correspond better to the local ties at the co-located stations when applying ANTL corrections.     

顾及测量方式的地球自转参数差异性分析

随着甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)、激光测月(LLR)、全球卫星导航系统(GNSS)、多里斯系统(DORIS)等多种空间大地测量手段的使用,地球自转参数(ERP)的测量精度不断提高,为航天器导航、深空探测等诸多领域提供了高精度的国际天球参考系(ICRS)和国际地表参考系统(ITRS)之间的转换参数. 以国际地球自转与参考系服务发布的C04序列为基础序列,选取500天ERP序列,分析不同测量手段得到的ERP数据的误差分布情况,为研究利用不同数据之间的一致性进行精度检核的可行性及精度水平提供数据基础,同时也为ERP预报提供更多的数据选择.      

Angular momentum of Arctic Ocean tides

Oceanic tidal angular momentum (OTAM) is calculated for the four major tides of the Arctic Ocean, based on the tidal elevations and current velocities from a recent two-dimensional numerical hydrodynamic model. The presented OTAM tables are meant to be complementary to other modeling studies that use satellite altimetry (which cannot observe Arctic Ocean tides because of ice cover and limited satellite inclinations). Although the Arctic Ocean's influence on earth rotation is, as may be expected, relatively small, the rapid advancement of the subject now calls for such small contributions to be explicitly accounted for. Received: 22 January 1996; Accepted: 5 December 1996     

Ocean tidal parameters from starlette data

Starlette was launched in 1975 in order to study temporal variations in the Earth’s gravity field; in particular, tidal and Earth rotation effects. For the period April 1983 to April 1984 over12,700 normal points of laser ranging data to Starlette have been sub-divided into49 near consecutive 5–6 day arcs. Normal equations for each arc as obtained from a least-squares data reduction procedure, were solved for ocean tidal parameters along with other geodetic and geodynamic parameters. The tidal parameters are defined relative to Wahr’s body tides and Wahr’s nutation model and show fair agreement with other satellite derived results and those obtained from spherical harmonic decomposition of global ocean tidal models.     

海洋卫星测高及其反演全球海洋重力场和海底地形模型研究进展

海洋卫星测高在全球和区域大地水准面建模、全球海洋重力场反演、海底地形探测、海平面变化监测、构造板块运动研究等大地测量领域至关重要。本文概述了海洋微波测高卫星的简要发展历程,重点梳理了卫星测高在全球海洋重力场和全球海底地形建模方面取得的丰硕成果,对比分析了主流的海洋重力场和海底地形模型;介绍了合成孔径雷达高度计、Ka频段雷达高度计、合成孔径雷达干涉仪3种先进微波测高技术,并分析了其各自的优缺点,表明它们将在未来若干年呈并驱发展趋势;较为系统地阐述了海洋卫星测高的另一新型技术,即GNSS反射信号测量技术的研究动态,给出了GNSS-R(GNSS reflectometry)类(试验)卫星的发展脉络和发展前景。卫星测高的发展趋势之一是多颗测高卫星的组网观测,本文概括了曾经提出的和拟议中的若干组网测高计划,扼要介绍了由我国提出并正在实施的双星跟飞测高模式;最后指出了卫星测高发展的几个主要关注点,包括双星跟飞测高和SWOT(surface water ocean topography)任务的2维海面高(差)测量、卫星测高反演海底地形与高级地形激光高度计观测数据及遥感卫星图像的结合、星载GNSS-R厘米级海面高的载波相位测量、人工智能技术在卫星测高中的潜在应用等。     

近海海平面变化成因分析

近海海平面上升直接威胁人类生存,分析其成因不仅具有重要科学意义,而且能够为应对海平面上升提供相应策略。使用卫星测高、时变重力以及浮标观测研究2002—2020年近海300 km内海平面变化成因。由于时变重力在近海受到较为严重的泄漏误差影响,使用时变重力约束解模拟陆地质量变化对海洋质量的泄漏,其线性趋势约为0.68 mm/a。在季节和非季节尺度上,时变重力和浮标观测解释了卫星测高的结果,证明近海海平面平衡方程在季节和非季节时间尺度上能够被闭合。在长期变化趋势方面,卫星测高显示近海海平面上升速率为3.32±0.45 mm/a,而时变重力与浮标观测之和的速率为2.25±0.51 mm/a,两者之间存在约1 mm/a的速率差。鉴于该速率差高于估计的不确定度,认为当前在闭合近海海平面平衡方程长期趋势方面仍存在不小挑战,一方面近海比容实测数据较为稀少,很可能低估了长期趋势变化;另一方面,不完善的泄漏误差改正和陆地垂直运动改正也会影响近海海平面长期趋势变化。     

Continental mass change from GRACE over 2002–2011 and its impact on sea level

Present-day continental mass variation as observed by space gravimetry reveals secular mass decline and accumulation. Whereas the former contributes to sea-level rise, the latter results in sea-level fall. As such, consideration of mass accumulation (rather than focussing solely on mass loss) is important for reliable overall estimates of sea-level change. Using data from the Gravity Recovery And Climate Experiment satellite mission, we quantify mass-change trends in 19 continental areas that exhibit a dominant signal. The integrated mass change within these regions is representative of the variation over the whole land areas. During the integer 9-year period of May 2002 to April 2011, GIA-adjusted mass gain and mass loss in these areas contributed, on average, to ?(0.7 ± 0.4) mm/year of sea-level fall and + (1.8 ± 0.2) mm/year of sea-level rise; the net effect was + (1.1 ± 0.6) mm/year. Ice melting over Greenland, Iceland, Svalbard, the Canadian Arctic archipelago, Antarctica, Alaska and Patagonia was responsible for + (1.4±0.2) mm/year of the total balance. Hence, land-water mass accumulation compensated about 20 % of the impact of ice-melt water influx to the oceans. In order to assess the impact of geocentre motion, we converted geocentre coordinates derived from satellite laser ranging (SLR) to degree-one geopotential coefficients. We found geocentre motion to introduce small biases to mass-change and sea-level change estimates; its overall effect is + (0.1 ± 0.1) mm/year. This value, however, should be taken with care owing to questionable reliability of secular trends in SLR-derived geocentre coordinates.