GPS位置时间序列中的中长期误差研究

连续GPS(global positioning system)已成为监测地壳形变的主要手段之一,遍布于全球的数千个GPS台站为研究板块运动、断层滑动、强震形变场等提供了可靠的数据。在GPS位置时间序列中还包含了时、空相关的噪声,与构造活动造成的位移混叠在一起,难以分离。     

云南GNSS时间序列共模分量提取分析

针对共模分量的精确获取问题,以2011—2018年云南31个GNSS连续站垂向时间序列为基础,选用区域叠加法和主成分分析法,提取得到共模分量的主要成分,对比分析了这两种方法的效果。结果表明:(1)由于云南垂向非线性运动空间一致性较好(测站间相关系数平均值为0.88),两种方法得到的共模分量较为一致;(2)两种方法提取得到的共模分量与全球水文负荷和大气负荷模型给出的位移时间序列接近(相关系数均为0.9),说明共模分量的主要成分为地表负荷变化引发的地壳垂向非构造运动;(3)共模分量不能用周期模型完全表示,还包含了年际间的运动差异等信息;(4)两种方法的空间滤波效果非常接近(WRMS减速比平均值都为0.70),测站的空间滤波效果与测站间相关系数呈显著的正相关。由于区域叠加法对测站数据完整率要求相对较低,因此建议当测站较少或者数据缺失较多时,采用区域叠加法;在测站较多且数据完整率较高时,建议采用主成分分析法。     

基于多通道奇异谱分析的GNSS坐标时间序列共模误差的提取

共模误差是区域连续GNSS网中存在的一种与时空相关的主要误差源.为了有效的剔除共模误差,提高坐标时间序列的精度,本文提出了利用多通道奇异谱分析（Multi-channel Singular Spectrum Analysis,MSSA）提取共模误差的新思路,并利用实验区域18个测站9年（2002年到2010年）的GPS坐标时间序列进行实验,分析了共模误差对时间序列的影响和测站噪声特性的影响,并对共模误差序列进行周期探测,结果显示：通过MSSA能够有效的剔除共模误差,提高坐标时间序列的精度.     

顾及共性误差的南极半岛地区连续GPS站坐标时间序列分析

共性误差是区域连续GPS网络中存在的一种与时空相关的主要误差源.对区域网络使用空间滤波能够有效减小这种误差并改善坐标时间序列的精度.本文使用GAMIT/GLOBK 10.5软件解算南极半岛区域11个GPS测站2010-2014的数据,各测站独立估计的单天解组成坐标时间序列.利用堆栈法（stacking）、主分量分析法（principal component analysis,简称PCA）和Karhunen-Loeve展开法（KLE）对其进行空间滤波,在利用PCA和KLE方法进行空间滤波时,使用前两个主分量作为共有模式分量.结果表明：三种方法均能有效提取南极半岛区域共性误差, PCA方法的滤波效果明显优于stacking方法,略微优于KLE方法;空间滤波能够有效减小残差时间序列的振幅、功率和RMS;对坐标时间序列进行空间滤波能够有效降低其线性项和周期项误差,从而提高线性项和周期项估计的精度.共性误差的谱分析结果显示在U方向上存在9.4天、13.7天等短周期的信号,推测共性误差组成成分中可能含有与海潮相关的误差源.     

福建GPS台位移时间序列分析

使用福建GPS台网2004年3月到2006年9月的连续观测资料,经数据处理获得时间序列分析结果。初步估算了各测站的运动速率和定位精度,水平向在1.5~3.2 mm,垂直向在6.6~8.2 mm。选取区域相对水平位移变化量较小的5个台站组成的一组稳定点作为基准,讨论了各测点的相对运动速率及时空变化特征。从水平位移结果分析表明,现今福建地壳运动的趋势仍十分缓慢且整体较为平稳,与华南地块同中国大陆其他地区比较呈相对稳定相吻合。     

汶川大地震前GPS时间序列的振荡分析

采用复小波分析技术,分析了中国大陆GPS基准站水平向时间序列的多时间尺度和周期性变化特征。结果表明,青藏高原GPS站的南北分量在2007年初至汶川大地震发生前,出现一个周期的准同步周年振荡异常,且向北方向的半周期波峰振幅明显高于各点在印尼苏门答腊巨震后大尺度北东向长趋势运动的加速度,这可能是导致龙门山闭锁段破裂的重要触发因子。这种振荡的周期集中在汶川大地震前355～375天,与地球绕太阳公转周期非常一致。     

华北地区大范围精密水准和GPS垂直运动分析

利用华北地区2005-2007年大面积水准观测数据和1999年以来364个GPS测站(包括流动站和连续站)观测数据,分别获取其速度场。结果表明,该地区大面积水准和GPS重叠地区的垂直运动趋势基本一致,大致以太行山构造带为界,西部地区以隆升运动为主,东部地区以下沉运动为主,个别地区大面积水准和GPS的差异性运动可能是由于观测资料的时间跨度不一致和测点分布不尽相同所致。     

基于GPS连续运行基准站的中国区域共模误差研究

共模误差是GPS台站位置时间序列中的主要误差源之一,分离和消除共模误差可以探测到原先淹没在噪音中的微弱信号。本文对中国260个卫星导航定位基准站2011～2018年的数据进行处理,获得了位置时间序列,采用主成分分析（PCA）方法对其扣除构造运动等形变信号后的残差序列进行区域共模误差分析。结果表明,PCA方法有效地提取了中国区域共模误差,经过滤波后时间序列的信噪比明显提高,第一主分量空间分布均一,第二主分量空间分布呈现明显的梯度变化,表明第二主分量不是少数台站的局部效应,是对第一主分量的补充和修正,中国区域的共模误差分析不能忽略二阶分量。对振幅调制的影响进行了对比分析,发现顾及振幅调制的共模误差不仅明显减弱了年周期的特征,还显著降低了闪烁噪声,表明由于参数过于简化而未被估计的“信号”会演变成共模误差,未被正确模型化的“信号”会影响区域滤波的准确性。     

中国大陆GPS连续观测站基线时间序列分析

本文根据中国地壳运动观测网络基准站1999年初至2010年9月底的资料, 对中国大陆90条GPS基线时间序列进行了分析, 讨论了这些基线在正常情况下的趋势性运动特征, 总结了2001年昆仑山口西和2008年汶川两次8级大震前GPS基线时间序列的异常变化, 并在此基础上分析了GPS基线近期变化情况。     

华北地区中强地震时间间隔特征与目前大形势分析

针对目前华北地区5、6级地震持续平静的复杂形势,分析了华北地区1484年以来M≥5、M≥6级地震的时间间隔特征,结果表明:①1731～1814年地震平静期的5、6级地震的平均时间间隔明显长于1484～1730年及1815年以来2个地震活动期的平均时间间隔,说明华北地区地震起伏交替轮回的韵律性是客观的;②华北地区2个地震活动期中相邻活动幕的幕间M≥5地震(含平静幕里发生的地震)平均时间间隔(86月)与1731～1814年平静期内单次M≥5级地震平均时间间隔(90月)一致,90月可做为华北地区5级地震异常平静的标志性时间;③类比500多年华北地区5、6级地震的时间间隔特征认为,当前华北地区正处于2000年以来的平静幕后期,该平静幕已持续169月,已经随时有可能发生5、6级地震,开始进入新一轮的地震活动幕.     

中国地壳运动观测网络GPS基准站时间序列分析与研究

本文给出了中国地壳运动观测网络27个GPS基准站测站信息。采用统一的数据处理策略和最新的地球物理模型,利用GAMIT/GLOBK软件解算了这些站1999—2011年底的观测资料。定量计算了同震位移、更换仪器等事件对基准站的影响。在此基础上,给出了ITRF2005框架下由27个站组成的中国大陆地壳运动速度场。     

小波分析在GPS位移时间序列特征中的应用

使用福建GPS台网2004年3月—2008年10月的连续观测资料,对各基准地震站原始数据进行处理,得到位移时间序列,进行初步分析。在此基础上,采用小波分析方法提取时间序列的时频特征,从而得到非线性变化信息,为GPS在大地震前获取前兆资料提供探索方向,进而通过对位移时间序列异常变化与区域地壳运动关系的研究,探讨两者间的内在联系。     

GPS坐标时间序列中大气质量负荷最优改正方法分析

大气负荷会造成显著的测站坐标时间序列垂向季节性变化,其量级可以达到10~20 mm.本文通过对全球58个IGS基准站2007—2011年期间观测数据的解算,比较分析了不同大气负荷改正策略下的修正效果,确定了最优大气负荷改正方法.结果表明,在观测值层面对潮汐、非潮汐大气负荷进行统一改正是最优的改正方法,可以使80%以上测站的RMS值减小,日均值改正效果较差,只能改正约20%的测站.     

查表法设计华北地区最大震级时间序列模糊预测系统

本文介绍了查表法设计模糊系统(FSLE)的方法与原理,然后基于该方法建立了华北地区及主要地震带最大震级时间序列的预测模型,并进行了预测内符检验。分析认为,该方法的建模与预测精度较高,模型外推泛化能力较强,原理简单直观,计算结果稳健。因此,FSLE方法可作为地震趋势建模与预测分析工作中的一种有效工具。     

GPS基准站坐标分量噪声的时间序列与分类特征

根据地震预测对异常信息(长期、中期和短期异常)与噪声分离(白噪声、闪烁噪声和随机漫步噪声)的需要,文中应用小波方法对中国大陆的有关GPS基准站坐标分量和测站间坐标分量进行了分离,并将它们归纳为四类高频、中频、较低频和低频。通过对高频、中频和较低频的时间序列特征进行分类分析,获得如下看法:①高频类可能主要是白噪声造成的,其离散的程度较中频类略大,或许其中在某时刻包含临震前兆和震时形变信息;②中频类主要突出闪烁噪声的特征,或许其中在某时刻包含着短临前兆信息;③较低频类若剔除年和半年周期成分则显示随机漫步噪声的特点,或许其中包含着中期前兆信息;④低频类主要体现趋势性形变信息;⑤高频与中频类噪声的大小一般与观测季节明显有关,噪声最大的时段大约是8月份,噪声最小的时段大约是2月份;⑥判定不同频域信息的显著性时,其噪声要进行相应的综合或分离;⑦一定的空间域内的测站间坐标增量噪声平均小于测站相应坐标的噪声,而且噪声大小随时间的变化更加突出,甚至相差达一倍以上。这些可能说明,虽然这些噪声是GPS观测所固有的,但并非完全是独立的,测站间越近,共性的成分越突出。所有这些将为我们变形分析时信息显著性的判断、方法的选择、资料处理时权的确定、观测的最佳时段选择、跟踪监测方案制定和参考基准站的确定等提供重要的参考。     

GPS水平位移时间序列地震短期信息特征分析

对GPS基准站连续观测水平位移时间序列数据的时-频特征进行了分析, 为了突出局部变化的信息, 在中国大陆东部选取一组参考点进行相似变换。 利用小波分析和傅里叶分析方法对资料进行处理, 分析结果表明, 2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震前中国大陆西部部分测点水平位移序列出现短期变化信号。     

利用高频GPS时间序列进行地震预警研究

正传统地震仪可以监视地震发生、记录地震波信号等相关信息,为快速确定地震参数提供观测资料。但在应用中主要存在两个问题:(1)宽频带地震仪遇到强震时经常会超出记录量程,无法完整的记录地震波波形;(2)在地震和海啸预警研究中,地震仪数据通常需要积分为位移量计算震级和海啸高度,但受仪器倾斜、旋转等因素影响,积分结果会引入许多误差,难以获得准确的地壳形变信息。以上问题都会给地震参数特别是震级的快速准确确定带来困难。尤其是大     

布尔莎模型在GPS时间序列融合中的应用

In this paper the method of combining the Bursa model to integrate several regional time series to derive a unified global time series is introduced in detail. Then, an example taken from CMONOC （ Crustal Movement Observation Network of China） is used to test if the combination method is feasible. The precision of the integrated time series with the combination method is below 2mm （North） , 3mm （East） , that is same as the results from the direct integration of the time series and the precision of the baseline is below 6mm, which proves that the combination method can be used to integrate several regional time series to derive a unified global time series.