利用GNSS水准成果融合构建中国大陆垂直运动模型

水准和全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)成果是研究中国大陆垂直运动的重要数据,充分发挥水准点高精度和GNSS点分布均匀的优势,有利于提升垂直运动模型的可靠性。在融合过程中,针对水准和GNSS成果缺少重合点导致速度融合失效的问题,提出一种基于模型结果融合的方法,分别利用水准和GNSS成果建立垂直运动模型,并基于模型格网点精度及控制点与模型格网点的最近距离联合确定两类模型点权值,逐点加权平均,实现两类模型的融合;针对利用反距离加权方法建模过程中观测点速度精度和空间距离均影响定权结果的问题,提出了权因子相乘的方法,合理确定各因素影响程度。综合利用国家一等水准网、国家GNSS大地控制网等成果,基于双因子相乘的方式定权建立单源垂直运动模型,并按照基于结果融合的方法建立了中国大陆垂直运动模型。结果表明,华北、苏沪一带沉降严重,极个别区域沉降速度达100 mm/a;东北、西藏一带呈现隆升趋势,局部隆升速度达5 mm/a;其余地区垂直运动相对稳定。     

利用InSAR分析陕西省垂直形变

从2018—2019年欧空局Sentinel-1免费数据中获取陕西省全域垂直形变面状信息,并将其与全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）以及水准点、线垂直形变信息进行对比分析,进一步验证合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）数据反映局部形变的有效性。垂直形变监测结果表明：在陕北榆林、神木地区,地下资源开采诱发的地表沉陷分布广泛、特征明显,地表沉陷速度达60 mm/a;在煤炭产区长武、彬县也出现不同程度的开采沉陷灾害,沉降速度达30 mm/a;西安市、渭南市等关中平原地区由于地下水开采出现不均匀沉降,其中,西安市的局部沉降最为严重,最大沉降速度达60 mm/a;InSAR与GNSS、水准获取的垂直运动趋势在全省范围总体上一致,但由于GNSS监测点、水准监测点一般布测在较稳定区域,其获取的沉降范围、沉降速度与InSAR沉降结果有一定差异。     

CORS网基线解的三维速度场解算

为解决国际GNSS服务(IGS)基准误差与基线网平差模型相关误差造成的连续运行参考站(CORS)站坐标(大地高)时变信息失真问题,该文提出了基于CORS网基线解数据利用拟稳平差法解算三维速度场的方法.以台州地区为试验区,基于台州地区2017年1月1日-2019年7月31日的15个CORS站的基线解观测数据,利用附加平均值约束拟稳平差方法得到了台州地区的三维速度场.将成果与传统CORS站坐标时序分析求解三维速度场的方法进行对比分析,结果显示,台州北部地区呈下降趋势,最大下降速率约为-2.3 mm/a;台州东南部地区呈上升趋势,最大上升速率约为2 mm/a;台州西部地区处于比较平稳的状态.基于基线解求解三维速度场的方法能最大限度地保证基线网不扭曲,充分保留所有CORS全组合基线大地高差变化信息,可以准确、独立、有效地解算三维速度场.     

GNSS水准自适应联合平差

将水准高差观测值与GNSS垂直运动速度作为观测值,利用联合平差方法实现GNSS水准自适应数据融合。均匀选取大地高变化与正常高变化一致的GNSS水准点作为约束点,实现GNSS垂直运动与水准垂直运动的有效匹配;利用方差分量估计方法自适应整体调整水准高差观测值权阵与GNSS垂直运动速度观测值权阵之间的比例关系;采用相关等价权函数抑制异常观测值的影响,提高联合平差的精度。以山东境内二等水准网及GNSS控制点数据为例,该方法能够实现GNSS与水准高程变化的有效融合,提高高程变化分析的可靠性。     

利用自适应水准网动态平差建立山东垂直运动速度模型

大地测量技术是地面沉降灾害监测的重要手段,其中水准测量是地壳垂直运动速度的经典观测手段。针对多期水准网测量数据中的异常误差,提出一种多期水准网自适应动态平差方法。改进等价权函数,进一步抑制观测数据中的异常误差影响;采用最小二乘配置方法,建立区域垂直运动速度模型。以山东境内及周边二等水准网数据为例进行验证,验证结果表明,该方法有效削弱了水准观测数据中异常误差影响,提高了二等水准网动态平差精度;并通过获取的山东省最近十年高精度垂直运动速度,得出了山东区域北部、西部整体上呈下降运动趋势,东部、东南整体上呈缓慢上升趋势的结论。     

我国大陆陆地南升北降

国家测绘局组织的国家高精度水准网动态平差成果表明,近50年来中国大陆陆地垂直运动为:南部相对上升,北部相对下降;东部运动速率变化幅度相对较小,西     

利用水准资料研究陕甘宁地区的地壳垂直形变

基于2006-2009的陕甘宁地区精密水准观测资料,以相邻水准最之间的高差为观测值,采用线性漠型拟合多期的高差重复观测量,获取了陕甘宁地区地壳垂直运动形变速率。结果表明：横跨六盘山断裂带的隆德至平凉段垂直差异运动异常显著,平凉盆地相对六盘山隆德一带反向抬升最高达15．3mm／a;跨秦岭北麓断裂、略阳一洋县断裂的宝鸡盆地相对宝鸡最大速率达-16．9mm／a,秦岭山厨讲目对宝鸡所在的关中盆地反向上升,呈逆继承性运动。     

GNSS水准高程变化自适应融合的垂直形变分析

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)与水准是获取垂直形变量的重要手段,由于不同的仪器、误差模型、数据处理方法等因素,GNSS、水准两类高程变化结果之间存在系统偏差问题,由此提出了一种GNSS与水准高程变化的自适应融合方法。首先利用自适应最小二乘配置建立GNSS与水准重合点两类高程变化量之间的转换模型;然后利用转换模型修正其他GNSS控制点的高程变化量;最后利用反距离加权法建立区域高程变化速度格网模型。实验以山东省水准网与GNSS控制网数据为例,利用高程变化较一致的60个GNSS水准点建立高程变化转换模型,实现了GNSS与水准高程变化的有效融合,削弱了GNSS大地高变化与正常高变化之间的系统偏差,提高了山东省区域高程变化分析的可靠性。     

长白山地区地壳垂直运动的监测问题

说明了对长白山地区地壳垂直运动监测的意义 ,论述了国家大地测量与区域监测网相结合的必要性。给出了利用已有国家 3期高精度水准测量获得的垂直运动状况。该地区西部上世纪最后 5 0年垂直运动速率约为+2 .0mm/a ,后 2 0余年一般约为 +3.0mm/a。同时 ,对于未来国家高精度水准测量与区域监测的联接提出了改进意见 ,并就该地区开展大地测量综合技术监测提出了建议。     

一等水准成果构建的中国大陆垂直运动模型研究

国家多期一等水准网成果是研究中国大陆地壳垂直运动的宝贵数据.综合利用国家三期一等水准网成果,分析中国近50年地壳垂直运动变化趋势.首先,确定水准重合点高程变化量,计算重合点变化速率;然后,基于拟合点和检核点残差分布评估常用插值方法的优劣性,确定最优建模方法;最后,构建基于水准成果的中国大陆垂直运动模型,分析各区域垂直运...     

珠峰及周边地区强震影响垂直形变特征研究

2015年尼泊尔地震对珠穆朗玛峰高程的影响,近年一直受到全世界关注。2020年珠穆朗玛峰高程测量在珠穆朗玛峰及周边地区布设了高精度的全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)形变监测网,收集了1999—2020年跨喜马拉雅山脉的32个连续运行参考站(continuously operating reference stations, CORS)的GNSS连续观测数据。利用GNSS数据监测了珠穆朗玛峰周边地区地壳三维形变特征,定量获取了2015年尼泊尔强震对珠穆朗玛峰周边CORS同震位移,以及地震对区域地壳三维形变长期趋势的影响,特别是对该地区垂直形变的影响。研究结果表明,该区域地壳垂直形变由南至北跨喜马拉雅山脉呈明显的阶梯型分布特征;震后印度板块与欧亚板块存在加速汇聚趋势,导致震后地壳隆升速率同步增大。     

武汉九峰地震台重力变化与地壳垂直形变分析

长期的重力变化和地壳形变观测是研究地下物质运动的重要手段。基于武汉九峰地震台2013—2020年的绝对重力和全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）观测数据,计算了长期的重力与地壳垂直形变的变化趋势,并以1年、2年和3年的时间间隔分段,进行线性趋势拟合,分别获得不同时间段的绝对重力年变化率、地壳垂直形变速率以及对应的比值。研究结果表明,武汉九峰地震台长期的重力年变化率为0.479 9 μGal/a,地壳垂直形变速率为-1.2 mm/a, 两者的比值为-0.399 9 μGal/mm,与理论值存在一定的偏差,可能与该区域的地下水活动有关。将不同时间段的重力变化与地壳垂直形变的数据展布在一张图中,发现数据点离散分布在不同区域,由此可初步判断地下物质运动过程,为区域动力学机制解释提供参考。     

北斗三号与超高频GNSS同震形变监测:以2021年青海玛多Mw 7.4地震为例

随着北斗三号完成全球组网以及硬件技术发展,地壳形变监测网络的全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）接收机正朝着多系统、超高频（≥50 Hz）更新升级。基于陆态网络和中国青海省连续运行参考站的GNSS观测数据,获取2021年青海玛多Mw 7.4地震的同震位移波,并进行了震前精度统计和功率谱密度分析。结果表明,北斗三号在本次地震中的位移拾取精度比全球定位系统(global positioning system,GPS)更优;采样率提高到50 Hz对削弱位移时间序列混叠效应作用不显著,在10 Hz左右达到饱和;对50 Hz同震位移波差分获取到的速度和加速度序列噪声较大,难以利用。综合应用场景和成本考虑,GNSS地震监测的采样率最高设置在5~10 Hz即可。     

利用局域欧拉矢量法建立CGCS2000速度场模型

现有研究中,中国大陆速度场模型容易出现数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题。基于近7年的中国地壳运动观测网络工程连续运行基准站GNSS(global navigation satellite system)观测数据,解算得到高精度陆态网基准站点的点位坐标和速度场,并利用提出的局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型构建中国大陆格网速度场。相较现有的NNR-NUVEL1A(no net rotation Nubia velocity 1A)欧拉矢量模型与常用的速度场数值拟合模型,局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型的精度最高,其水平速度场拟合精度优于1.5 mm/a; 采用陆态网约1 800个区域站进行外部检核,结果表明,东、北方向速度差值的绝对值平均值分别为1.11 mm/a、0.90 mm/a,中误差分别为1.50 mm/a、1.35 mm/a。相较于整体三角网而言,局域三角网在大陆边缘地区的拟合精度更优,水平速度场的插值精度更高,平均可以提高约0.3 mm/a,且不易产生粗差。局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型不仅考虑了邻近点的距离和方位信息,还可以刻画出更为精细的局部特征,同时克服了边缘地区整体三角网跨度过大以及二级块体边缘处三角网不连续的缺点。     

CMONOC约束下的MODIS水汽分区域函数模型校正

融合全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）与中分辨率成像光谱仪（moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS）可获得高精度、高空间分辨率的水汽分布信息。开展基于中国大陆构造环境监测网络（crustal movement observation network of China,CMONOC）观测资料的中国大陆地区MODIS水汽校正研究。首先,根据地理环境、海拔、气候类型等因素将中国大陆分为16个区域,开展区域MODIS水汽和GNSS水汽的相关性分析;其次,分区域、分季节选择不同的函数模型构建基于GNSS的MODIS水汽校正模型;然后,采取区域模型、单站点模型与实测GNSS水汽开展模型的可靠性检验;最后,通过分区域MODIS水汽校正和图像叠加,获得校正后的中国大陆地区MODIS水汽分布。研究表明,区域MODIS水汽校正模型精度与单站点模型相当,可取代单站点模型用于MODIS水汽校正。基于CMONOC的分区域函数模型可有效提高MODIS水汽精度,为短期天气预报和合成孔径雷达...     

基于载波相位差分的多频多GNSS测速精度评估

基于载波相位历元间差分测速方法,建立了全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）单点测速的数学模型,分析了其误差源,并结合实测数据对多GNSS系统各频点及其无电离层组合、不同系统组合的测速精度进行了对比分析。实验结果表明：不同系统不同频点的测速精度有所差异,BDS(BeiDou navigation satellite system)的B1I、B1C、B3I、B2a频点和Galileo(Galileo positioning system)的E1、E5a、E6、E5b、E5频点的测速精度相当,水平方向优于1.5 mm/s,高程方向优于3 mm/s;BDS的B2I和GPS的L1、L2、L5频点的测速精度相当,水平方向在1.5～2 mm/s,高程方向在3～4mm/s;GLONASS(globalnavigationsatellitesystem)的G1、G2频点测速精度最差,水平方向在3～4 mm/s,高程方向在5～5.5 mm/s;双频无电离层组合由于放大了观测值噪声,其测速精度低于单频。此外,多GNSS组合增加了可见卫星数,降低...     

汾渭盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题

利用汾渭盆地及周缘地块2011—2017年高精度GNSS (global navigation satellite system)监测资料,分析了区域现今地壳运动差异性与形变特征,并基于球面最小二乘配置法构建了区域运动变形模型,反演获得了区域应变场,定量解译了不同区块间的应变差异特征。结果表明,区域地块间现今拉张或压缩速度约为1~2 mm/a; 区域整体表现出北西-南东向拉张应变特征,且典型域应变剖面定量揭示出汾渭盆地在周边地块差异性变形中的“调节带”作用; 2008年汶川地震与2011年日本宫城地震后,汾渭盆地的地震活动率在短时期内有所下降,且最大剪应变呈减小趋势,其原因可能与同震及震后效应减缓区域的应变积累有关。