毫米级地球参考系面对的一些地球动力学问题

针对90年代天文地球动力学对地球参考系提出的毫米级要求,本文提出了一些更深入、更广泛的地球动力学问题,并探讨了可能的改进和解决方法。这些问题是:板块运动模型的改进;区域性地壳形变的影响;冰期后地壳回弹的影响;地球质心变化的影响。     

地球参考系的基本理论和方法研究进展

地球参考系的研究无论在基础科学,还是在国民经济建设中都具有重要的意义。随着空间大地测量技术(VLBI、LLR、SLR和GPS等)的发展,对地球参考系也提出了越来越高的要求。本文详细地介绍了地球参考系的定义,建立和维持的基本理论与方法,综述了地球参考系目前的发展状况和存在的问题。本文可为从事地球参考系研究的学者提供一定的参考。     

上海VLBI站相对于欧亚板块运动的测定与讨论

利用 1 988～ 1 996年共 8年的上海天文台 VLBI站与国际 VLBI站基线长度变化的精确测定结果 ,重新估计了上海 VL BI站的形变速率 ,证实了基于不同地球参考架系统对估计的上海站的运动有明显差异 ;基于最新的 ITRF96地球参考架和 Sillard等 (1 998)欧亚板块的欧拉矢量 ,估计得到上海站的地壳垂直形变速率为 -1 .95± 1 .0 2 mm/a呈下降趋势 ,水平形变速率为 1 3.5 5± 1 .2 0 mm/a,方位 77.5°± 4.5°;估计得到乌鲁木齐 VL BI站的地壳垂直形变速率为 -6 .0 8± 2 .77mm/a呈下降趋势 ,水平形变速率为 2 1 .87± 2 .5 2 mm/a,方位 45 .5°±6 .6°;进一步分别基于 NNR-NUVEL -1 A地球板块运动模型和 Zhang等 (1 999)的欧亚板块的欧拉矢量 ,得到与上述较一致的结果     

冰期后地壳回弹运动的空间大地测量检测

本文讨论了用空间大利测量地壳运动预测量（基线变化率、站速度）检测冰期后地壳加弹运动的方法和结果。通过最近获得的空间大地测量地壳运动观测结果与最新冰期后地壳回弹模型ＩＣＥ－４Ｇ的估计值的比较和相关分析，发现两者有较好的一致性，相关系数高达０．８０￣０．９０，说明目前的空间大地测量技术已能够检测出１￣１０ｍｍ／ａ量级的冰期后地壳回弹运动。但实测结果比ＩＣＥ－４Ｇ估计值在绝对值上总体偏大约１．５倍，有可     

地球参考标架和动态地球

本文首先对天球参考标架和地球参考标架作了一般叙述。其次较详细地说明地球参考标架究竟是什么,它是如何形成的,直到现在它的发展情况。最后说明了地球参考标架在有关学科中的应用。     

地球质心的运动对卫星轨道的影响

由地心运动引起的引力位1次项系数不为零会对卫星轨道产生摄动.文中主要通过模拟计算来研究地心运动或坐标系统不自洽引起的地心偏离,从而对不同轨道根数的卫星轨道产生的摄动量级.实验表明地心运动对卫星轨道的影响,在高精度精密定轨和反演地球重力场中也是需要顾及的一项内容,特别是在坐标系统不自洽的情况下,影响更大.     

地球质心的运动对卫星轨道的影响

由地心运动引起的引力位1次项系数不为零会对卫星轨道产生摄动。文中主要通过模拟计算来研究地心运动或坐标系统不自洽引起的地心偏离，从而对不同轨道根数的卫星轨道产生的摄动量级。实验表明地心运动对卫星轨道的影响，在高精度精密定轨和反演地球重力场中也是需要顾及的一项内容，特别是在坐标系统不自洽的情况下，影响更大。     

高精度国际地球参考框架的研究进展

针对地球动力学等对毫米级国际地球参考框架的需求,介绍了国际地球参考框架的最新研究进展,探讨了现今顾及测站非线性运动的国际地球参考框架的局限性,并在毫米级国际地球参考框架建立的方法和技术改进方面提出了一些见解,对高精度国际地球参考框架的实现具有一定的参考价值。     

中国地区水平地壳形变模型的建立

我国大陆板块是欧亚大陆板块的重要组成部分,其板块运动剧烈,地质构造复杂,是全球研究板块运动的重要地区。本文通过对各个块体分别建模和解算,得出结论:中国地区除东北块体相对于欧亚板块不动外,其他块体均有不同程度的形变运动,东部形变较小,西部形变较大;华北块体总体上以大约6mm/a的速率向东运动;华南块体以约5~8mm/a的速率向东南方向运动;新疆块体以约10~15mm/a的速率向北东方向运动;西藏块体也向北东方向运动,但运动速率从南到北逐步减少。     

以ICE-4G模型为地壳垂直运动基准的研究

假定冰期后地壳回弹模型沿垂直方向的运动定义为相对于地球质心的运动,则利用空间测量技术建立的ITRF2005速度场与冰后地壳回弹的地球物理模型ICE-4G速度场之间存在系统差.则本文对它们之间的系统差进行了求解,从而得出如果以地球物理模型ICE-4G为地壳垂直运动基准,则ITRF2005框架就相对于地心存在沿北纬13°,东经241°方向,每年约0.12mm的平移运动。     

中国地区高精度地面参考架的定义和实现

提出了建立中国地区高精度地面参考架（CHTRF）的建议和设想。先论述了用高精度空间大地测量技术建立CHTRF的必要性和可能性,给出了CHTRF的严格定义,接着详细讨论了CHTRF的建立和维持问题。指出要维持一个高精度CHTRF,必须建立中国地区地壳运动速度场,并提出了速度场的建立方法。最后讨论了CHTRF与全球ITRF的连接。     

COMPASS地球参考框架的建立和维持

探讨了COMPAAS地球参考框架所对应的地球参考系统的定义、地球参考框架的建立和维持方案,并选取我国现有的COMPASS跟踪站和IGS跟踪站数据进行了一系列的仿真验证。分析了跟踪站分布对地球参考框架的影响以及多分析中心组合对参考框架周解稳定性和可靠性的影响。试验结果表明,全球均匀分布的跟踪站在20个左右时就能基本满足建立地球参考框架的需求,为了保障地球参考框架的长期稳定性和精度,全球均匀分布的跟踪站应为30个左右;引入多个分析中心组合处理生成最终解不但可以探测出单个数据处理中心所引入的粗差,也可进一步增强周解的稳定性和可靠性。     

国际地球参考框架(ITRF)的研究现状及展望

国际地球参考框架的最新版本已将测站非线性变化纳入模型之中,然而目前最优的顾及测站非线性变化的地球参考框架建立方式仍有待深入研究。首先重新处理了全球分布的全球定位系统测站2004−2016年的观测数据,获取了自洽精确的基础数据;然后改正了13个CMONOC（crustal movement observation network of China)基准站的震后形变,分别建立了基于函数模型的FREQ2016以及顾及环境负载改正的GFZ2016和EOST2016地球参考框架;最后通过对比分析模型拟合度、速度场和周期性信号,探讨了目前最优的顾及测站非线性变化的地球参考框架建立方式。结果表明,FREQ2016的验后残差WRMS(weighted root mean square)平均值最小;FREQ2016测站季节性信号更为显著,尤其是半周年信号;三者的水平速度差异可以忽略（< 0.08 mm/a）,个别测站垂向速度差异较大,最大可达1.3 mm/a,FREQ2016水平速度场的形式误差减小约10%。因此,目前基于函数模型的建立方式优于顾及环境负载改正的建立方式。

     

国际地球参考框架2000(ITRF2000)的定义及其参数

对国际地球参考框架2000(ITRF2000)的定义、主要参数及其应满足的条件进行了研究,重点指出了它和历史上的各个ITRFyy的不同,并阐述了各个ITRFyy的联系和区别,给出了它们之间相互转换的参数。     

顾及非线性变化的地球参考框架建立与维持的思考

介绍了全球及区域参考框架(ITRF)的发展现状,探讨了国际地球参考框架(ITRF)的不足,给出了使用顾及非线性变化的速度模型建立和维持参考框架的思路,并分析了解决不同类型非线性变化的处理方法。在此基础上,探讨了区域参考框架建立与维持的方法。最后展望了全球大地观测系统背景下的未来ITRF发展趋势。     

GPS观测结果变形分析的参考框架及其合理性

参考框架问题是利用GPS观测资料得到位移场，进而分析地壳运动时必须解决的一个主要问题。本文对目前框架问题的两种主要处理方法作了归纳。指出这些方法的分析结果是否合理应予以定量判别。否则，将不能得出适当的位移解。对这两种方法所采用的参考框架的合理性给出了判别准则。并在此基础上，针对分析局部区域（例如中国大陆）的相对运动的需要提出一种较为容易实现的局部相对稳定参考框架。介绍了这种方法的具体做法。并通过对攀登计划下的两期复测资料，用这3种做法做了试算和验证。     

变形参考系及不同变形参考系中变形数据的联合处理

本文首先讨论了变形参考系及实现方法,然后讨论了不同变形参考 变形的数据统一问题。在此基础上,建立了欧亚板块东南部块体的块体变形参考系,并在该块体变形参考系中联合了ＩＴＲＦ９７速度场和中国ＧＰＳ－Ａ级网复测资料计算了中国大陆与周围板块的现今相对运动,进而分析了中国大陆及周转板块的现今相对运动规律。     

GPS在地壳形变和板块运动监测中的应用

简要介绍了GPS在现代板块构造运动中的应用及其进展:GPS对于地球参考框架的建立和维持发挥着重要的作用;大量地壳运动监测网的建立使得GPS成为监测地壳运动强有力的工具;全球性、全天候的GPS卫星测高将在现代板块构造运动的监测中发挥重要作用;高精度的IGS产品为国际动力学服务提供坚实的数据基础。     

电离层高阶项改正对参考框架实现及测站坐标的影响分析

根据电离层高阶项改正模型,确定了高阶项延迟对不同GPS观测量的影响量。根据IERS协议2010推荐的最新模型,对全球均匀分布的104个IGS基准站数据进行了重新处理,研究了电离层高阶项延迟(二、三阶项)对坐标参考框架实现及测站坐标的影响,量化了不同地磁模型下的高阶项改正影响变化。结果表明,电离层延迟高阶项改正对参考框架原点有较大影响,犣方向的平移可达20mm,犡、犢方向的平移所受的影响相对较小,大部分维持在5mm以下;电离层高阶项延迟会引起测站坐标变化的区域性偏移现象;地磁模型的不同会导致参考框架原点犣方向有着约10mm的变化,在局部区域也会引起显著的测站坐标变化差异。最后对电离层高阶项改正的影响结果进行了分析与讨论。