2000中国大地坐标系：中国大陆速度场

中国大地坐标系的定义,与国际地球参考系的定义一致。它的实现分两步完成：第一步,通过中国地壳运动观测网络（简称＂网络＂）、全国GPS一、二级网、国家GPS A、B级网和地壳运动监测网等在ITRF97框架内进行联合平差得到约2 600个GPS大地点在历元2000.0的一致坐标;第二步,通过处理＂网络＂的10年观测数据得到该网络1 070个站的速度,并进而用这些站的速度内插出其余约1 500个非‘网络’点的速度。本文致力于实现中国大地坐标系的第二步,即研究中国大陆速度场的确定,给出了中国大陆速度场的结果,提出了应用速度场的4种方法,即全局欧拉矢量法、局域欧拉矢量法、格网平均值法和块体欧拉矢量法,并从速度精度和使用方便角度分析比较各个方法的优缺点。附录中给出中国大陆3°×3°格网速度平均值,以备用户查用。     

郑州市ZZCORS系统坐标联测数据的处理与分析

利用地壳运动观测网络工程的基准站为框架点,解算了七个ZZCORS站和九个GPS等级控制点的CGCS2000地心坐标,并对计算结果的精度进行了分析。     

基于GPS测量资料的环渤海区域地壳运动模型建立

针对建立区域性地壳运动模型的迫切需要,本文使用"中国大陆构造环境监测网络"GPS监测数据,利用欧拉矢量、局域欧拉矢量和最小二乘配置法三种方法建立环渤海地区地壳运动模型,对比分析各自的精度和特点,最后利用最小二乘配置方法建立了1°×1°环渤海地区速度场模型。实验结果表明:局域欧拉矢量的方法在小区域范围内,相对于欧拉矢量方法能更加有效地拟合插值点运动速度;最小二乘配置模型对比传统欧拉矢量建立的刚性模型,拟合精度更高。     

基于局部无缝Delaunay三角网反距离加权法构建中国大陆速度场

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。     

利用多面函数拟合和欧拉矢量法建立福建省GPS速度场模型

通过处理福建省卫星导航定位基准服务系统(FJCORS)2013-2015年观测资料,获得GPS站实测运动速度值,在此基础上,分别利用多面函数拟合法和欧拉矢量法构建了福建省及周边区域GPS速度场模型.内符合精度方面,多面函数拟合的速度精度南北分量为1.06 mm/a、东西分量为2.00 mm/a;欧拉矢量法得到的速度精度南北分量为1.36 mm/a、东西分量为1.22 mm/a.外符合精度方面,两种方法模拟得到的检核点速度值与实测速度值的较差均在±2.28 mm/a以内.在福建省陆域内,两种方法得到的速度场具有高度的一致性,运动速度均为35 mm/a左右,运动方向为SE-E向.     

CGCS2000框架维持方法分析

针对目前国内各GNSS应用在归算到2000国家大地坐标系（CGCS2000）时常采用强制符合及拟稳平差方法存在的问题及局限性,利用国家测绘地理信息局收集的全国近1 800个连续运行参考站（Continuously Operating Reference Stations,CORS）连续观测1个月的数据进行数据处理得到的基线解,分别基于强基准拟稳平差方式及顾及板块运动的速度场归算方法获得测站在CGCS2000下的坐标,分析两者的差异及误差分布情况,指出对于省级CORS站纳入CGCS2000的情况,采用强制符合拟稳平差方法所基于的基准站必须考虑板块的运动趋势进行CGCS2000归算,否则平差结果与CGCS2000最大差异将达到dm量级。     

我国CGCS2000坐标框架与全球ITRF2008框架的融合研究

基于我国现有CGCS2000地心坐标框架及国际上现行的ITRF2008坐标参考框架,总结了我国区域坐标框架与国际坐标框架的融合方法,并利用陆态网络2015年计算的精密结果进行了验证。研究结果表明,强制约束法能实现中国区域框架与全球坐标框架的融合,而参数转换法及框架转换能实现两类坐标框架的相互融合;参数转换法可很好地解决区域CGCS2000框架与全球框架的融合,其转换精度与现有CGCS2000框架的精度高度相关;框架转换法能实现区域CGCS2000框架与全球框架的融合,但其与框架点解算的速度场精度高度相关,如果要进行高精度框架维持,框架点计算的速度场精度必须可靠。     

基于ITRF2005框架的南美板块运动及形变分析

本文通过利用ITRF2005框架速度场以及IGS参考站近两年观测数据解算所得速度场对南美板块的运动及形变特征进行分析。结果表明,南美板块整体以约12.4mm/a的速率向北西方向运动,其欧拉矢量参数与NNR-NULVEL1A模型基本一致。形变特征表现为中南部区域西缘因纳兹卡板块俯冲向东凹陷,东侧受大西洋中脊海底扩张推力向西运动,东西向的挤压使其约以22mm/a的速度收缩并阻碍其北向运动。板块南端则受南极洲板块挤压向北西运动。     

区域地壳水平运动模型的Euler-GABP神经网络构建

针对传统的欧拉(Euler)矢量法在具有复杂构造运动的区域地区内构建GPS速度场模型精度低的问题,该文提出了欧拉矢量法结合遗传算法(GA)和BP神经网络方法来构建区域GPS速度场。以云南区域1999—2015年间的GPS速度场为实验数据,分别使用欧拉矢量法、遗传神经网络(GABP)、欧拉矢量结合神经网络(Euler-BP)和欧拉矢量的遗传神经网络(Euler-GABP)法构建区域速度场模型。实验结果表明,相比其他3种方法,该文提出的Euler-GABP方法在构建区域GPS速度场模型是可行和有效的且精度高。     

一种适用于CGCS2000坐标框架的多源数据融合方法

针对单一的GPS技术并不能准确地确定地球质心,无法真正地实现地心坐标参考框架,为了满足CGCS2000坐标框架对高精度地球质心和高精度尺度基准的需求,未来的CGCS2000坐标框架将是多源空间大地测量技术融合的组合框架,该文提出了一种适用于CGCS2000坐标框架,并基于GPS、VLBI、SLR等大地测量技术的数据融合方法,利用该方法进行多源大地测量观测数据融合得到组合坐标框架,将得到的结果与ITRF综合解进行比较。结果表明:GPS、VLBI、SLR测站各方向坐标平均误差值约20mm,速度场各方向平均误差约1mm/a,水平方向速度场误差小于垂直方向速度场误差,误差较大的测站多居于板块分界带及其边缘。基于实验结果表明,该方法可以满足CGCS2000坐标框架对多源数据融合的要求。     

中国大陆GPS速度场的球面小波模型及多尺度特征分析

利用1999—2009年间中国大陆共1068个GPS站点在东方向、北方向的速度值,采用DOG球面小波多尺度分析方法,建立了中国大陆东方向、北方向多尺度速度场。球面小波模型的尺度主要根据观测站点的密度来确定,利用检核点上的已知速度与模型速度之间的均方差来评定模型的精度。利用球面小波模型可以更加清晰地表示速度场的大尺度特征和复杂的局部变化特征。站点稠密区域,模型在东方向、北方向上的精度分别为±0.95mm/a、±0.97mm/a,稀疏区域对应的精度分别为±1.32mm/a和±1.30mm/a。     

全球IGS站数据与GPS区域网数据的联合处理

为了使区域GPS网建立的参考框架与国际地球参考框架（ITRF）更加接近,利用全球IGS站观测数据无疑是一条最佳途径。本文对处理大尺度GPS网数据时如何利用全球分布均匀的IGS站观测数据以及如何选择全球基准站的问题进行了研究。给出了利用全球IGS站数据的数学模型,分析了国内专家选择基准站时存在的一些问题,提出了选择基准站的新方法,这一方法适合于建立我国新的地心参考框架。实测数据计算结果表明,这种方法计算的未知站地心坐标精度相对于ITRF96参考框架约±2 cm。     

Strain rates in the Alpine Mediterranean region: insights from advanced techniques of data processing

Strain rates and Euler poles for various subregions of the Alpine Mediterranean region were calculated by using global navigation satellite system data from permanent stations. The main scope of the study is to compare and analyze strain rate maps that were calculated using different approaches. This area presents a complex tectonic setting due to the interaction of the Eurasian and Nubian plates. The horizontal velocity gradient tensor was computed starting from a new set of site velocities determined by using continuous long-series geodetic data, state-of-the-art antenna calibrations and recomputed precise orbits. Geodesy provides velocities for a sparsely distributed, discrete number of sites, while deformation has a spatially continuous distribution. For this reason, the interpolation method and the geometric approach to the problem play a fundamental role in the estimation of the strain rate field. In the present study, principal deformation axes and principal angle were estimated by applying two different approaches: the Delaunay triangulation and a grid solution. Both methods produce results with broad coherence, providing new information about the deformation throughout the entire study area. Moreover, an evaluation and analysis of Euler poles related to the different velocity patterns, give complementary information to reconstruct the active deformation in the Mediterranean area.     

求取小区域GPS网CGCS2000坐标的方法研究

本文通过联测IGS跟踪站获取南宁地区若干控制点的ITRF框架瞬时历元坐标,并根据IGS跟踪站速度内插出南宁地区地壳板块运动速度,从而将控制点ITRF坐标进行历元转换与框架转换;同时根据南宁某CORS站观测值所求板块运动速度,对相关结论进行验算。结果表明:基于准确的板块运动速度场,采用历元与框架转换方式求取CGCS2000坐标能够满足小区域GPS控制测量的精度要求。     

基于速度场模型的区域CGCS2000坐标实时转换

从WGS84到CGCS2000的坐标转换,涉及坐标框架转换和历元转换两个问题.如何提高大区域坐标转换精度,是一直以来的研究热点,针对大区域坐标转换精度较低的问题,考虑历元转换,提出融合速度场改正信息的坐标转换方法.该方法对建立速度场改正模型进行了研究,分析比较了各模型的精度和可靠性,在此基础上选择一种模型用于实现CGC...     

均值漂移模型在地壳运动异常测站剔除中的应用

地壳运动及形变分析时,一般认为块体运动以刚性运动为主,整体具有长期稳定性。但受块体局部构造运动和观测粗差影响,少数测站会出现异常运动,只有剔除这些异常测站才能获得对研究区域地壳的长期运动趋势及运动规律的合理分析结果。长期以来,在进行测站筛选时,大多采用将残差标准差的验后估计与残差相比是否超过某一限值来判别异常测站,做法不具备检测粗差的能力,对异常测站剔除并不充分。本文提出利用均值漂移模型对异常测站进行剔除,并与拟准检定法及传统基于残差标准差的简单LS估计法进行对比;对中国大陆构造环境监测网络在环渤海区域的近几期GPS观测的速度场数据进行拟合分析。结果表明,通过均值漂移量求解的迭代过程,不仅能起到抗差测站筛选的作用,而且与拟准检定法相比,还能避免拟准观测选择不准确造成的影响,从而获得更高速度场拟合精度。     

CGCS2000板块模型构建

基于中国地壳运动观测网络2001—2010年跨度长达10年的观测数据,采用基准优选、变异点数据分段处理等策略,计算获得ITRF2005框架下高精度速度场。同时针对国际上现有的NNR NUVEL1A、APKIM2005、PB2002等板块模型在中国区域适应性差,基于中国地质构造特性及实际速度场解算结果,构建了中国20个二级板块模型CPM-CGCS2000。采用本文提出的用板块模型参数将站点归算至CGCS2000的方法对板块模型进行外部检核,并用此方法验证所建的二级块体模型,精度可达2～3 cm。与国际上现有比较成熟的速度场模型———ITRF2005、APKIM2005、PB2002、NUVEL1A及国内文献[1—2]的板块模型进行的比较表明,CPM-CGCS2000板块模型实际精度优于目前现有的模型。     

基于GPS观测数据的云南地区地壳形变特征研究

利用1999~2013年间多期GPS观测数据,将云南地区分为5个活动块体,研究区域现今水平运动特征、应变特征以及各块体的运动特征,反演主要活动断裂带的走滑速率。结果表明,区域水平运动具有北强南弱的特征,小江断裂带、红河断裂带对云南地区构造活动具有明显控制作用,改变了断裂带两侧的运动特征;区域应变具有明显的差异,西部以拉张应变为主,东部小江断裂带周边地区拉张和挤压应变均衡且为强应变区,滇东地区应变较小;各块体运动方向与速率存在差异,滇东块体为逆时针旋转,其余块体顺时针旋转;基于块体模型反演的主要断裂带的走滑速率与地质方法获取的走滑速率具有较好的一致性。     

单视数SAR图像Speckle滤波方法的研究

在分析单机数SAR影像的Speckle局部统计特性和现有的空间滤波算法的基础上,提出了一种新的Speckle滤波方法,该方法采用特殊的滤波窗口邻域划分方法,根据窗口相对标准差自适应地调整窗口尺寸和窗口内的滤波区域。该方法被用于多幅单视数ERS-1/2SAR图像去Speckle处理,并与以往的典型算法进行了比较,取得了较好的实验结果。     

基于CGCS2000的中国地壳水平运动速度场模型研究

首先介绍通过数据处理获取CGCS 2000(中国大地坐标系统2000)下点位坐标和速度场的方法,其次研究分析在CGCS 2000下建立满足中国大陆区域无整体旋转条件的中国大陆板块位移基准方法,计算得到的CGCS 2000下中国大陆区域的欧拉角速度是0.2997(°)/Ma,旋转极的位置为(64.77°N,94.093°E),最后利用计算获取的CGCS 2000下的国家高精度GPS网的坐标和速度值,采用有限元插值方法建立中国大陆区域地壳运动速度场模型,并初步分析CGCS2000下的中国大陆地壳运动整体趋势.通过本文的研究可以进一步维护和精化中国CGCS 2000的稳定性、动态性和精确性,也可对CGCS 2000坐标参考框架下的中国区域地壳运动特征的研究提供科学方法和高时空分辨率的基础数据.

Abstract：

Firstly, the processing strategy of obtaining the coordinate and velocity based on the CGCS 2000 (Chinese geocentric 3D coordinate system)is introduced. Secondly, a new plates displacement reference frame of Chinese mainland subjected to the regional No-Net-Rotation (NNR) conditions is researched, The results inferred the position of the Euler rotation pole of the Chinese mainland plates is (64, 77°N,94.093°E) and its rate is 0. 299 7(°)/Ma based on the CGCS 2000. Finally, Crustal movement velocity field of Chinese mainland are inferred through the precise result of CORS and national GPS network, and the model of crustal deformation velocity field has been established based on the adoptions of finite element interpolation method. On which, the regional crustal deformation characters of China mainland have been proximately analyzed. Based on the study of this paper, the precision, dynamics and reliability of CGCS 2000 would be further renewed and maintained, further more the basic data with high spatial-temporal resolution and scientific methods are referred to study characteristics of Chinese mainland crustal movement.