北斗导航定位系统（BDS）下地壳运动监测精度分析

为分析北斗导航定位系统（BDS）在地壳运动监测领域的数据精度,选取中国大陆构造环境监测网络（陆态网络）2018—2019年川滇地区GPS、BDS多系统观测站点数据,分别对GPS、BDS记录的数据进行解算,从三维坐标解、位置时间序列及速度场等方面,对比分析二者在地壳运动监测中的不同,综合分析BDS对地壳运动监测精度。结果表明,BDS定位精度达到cm级,但仍低于GPS精度,BDS、GPS速度场模型运动方位和速度值有所不同,垂向差异较为明显。总体来看,北斗系统数据满足高精度定位解算要求,可用于监测形变量较大的区域地壳运动。     

汶川地震前后四川区域GPS时序特征演变及统计分析

为探索地震事件对GPS坐标时间序列的长周期影响,对汶川地震前后四川GPS观测网络长约10年的解算成果进行了多参数模型噪声特征分析.基于最大似然估计方法和频谱特性分析,提取了地震前后各测站坐标序列中的噪声分量,使用Λ-统计检验,得出"白噪声+闪烁噪声"模型可以作为四川GPS区域观测网络的最优噪声组合模型,同时,地震事件使得地震前后GPS噪声分量中的白噪声、闪烁噪声、随机游走噪声等发生显著改变,说明传统谱噪声分析中简单地将地震数据拼接在一起并进行统一处理的模式并不可取;使用共模误差分析方法、区域速度场变化趋势等信息对地震前后噪声模型的改变成因进行了初步的物理解析.     

GPS连续站的环境变化对解算结果精度的影响定量研究

采用统一的参考框架和数据处理方案,对中国大陆构造环境监测网络GPS连续观测站自2010年6月正式运行以来所有观测数据进行解算,得到可靠的连续站坐标时间序列结果。在此基础上,对GPS连续观测时间序列出现的非线性、非周期性异常变化,开展现场调研核实与分析,梳理异常GPS观测站的环境变化情况并确定可能影响因素,针对树木等遮挡物对观测结果的影响,选取部分测站的已有数据通过人为设定环视角、屏蔽部分卫星信号等方式进行数据筛选实验,结果表明环视角提高对垂向的影响大于水平方向,当环视角提高到20°时可以有效地改善多路径效应引起的影响,对净化原始数据很有利,环视角增大到30°时坐标的精度下降比较明显;屏蔽部分卫星信号在一定程度上能够提高坐标的精度,但比较繁琐,不适合处理大规模的数据,对个别流动站不超过4天的数据进行检查和改正具有一定可行性。     

GPS站坐标中的交点年周期误差研究

随着数据处理精度的不断提高,GPS交点年周期误差对定位精度的影响已不可忽略.本文采用Lomb-Scargle周期图法对IGS首次处理和两次重新处理的GPS站坐标时间序列进行了频谱分析,研究了IGS数据处理策略的改进对GPS交点年周期误差的影响,并初步分析了其产生机制.频谱分析表明:站坐标残差的NEU方向都存在明显的基频为1.04 cpy的GPS交点年周期误差,而误差改正模型精度的提高使得两次重处理的站坐标残差中的虚假周期性误差更加明显;和第一次重处理相比,第二次重处理奇数频谱的GPS交点年周期误差明显减弱,改进的原因可能与第二次重处理中加入了地球辐射压改正有关.同时,在基于GPS/GLONASS联合解算的站坐标残差序列(CODE与ESA)中还存在与GLONASS轨道重复周期相关的约8天的误差.     

小区域GPS连续观测资料不同计算方案对比分析

基于GAMI中的Baseline和Relax计算模式,采用3种不同的对流层模型,分析不同参考框架的选取和约束对站点坐标精度、基线精度以及站点速度的影响。数据统计表明:在处理小区域的GPS连续观测资料时,采用GAMIT中的Baseline模式及GMF对流层模型,在平差时利用IGS轨道和IERS地球自转参数来保持区域网的定向,可以获得精度更高的计算结果,有利于区域形变信息的提取。     

利用GPS资料研究天津地区近期运动特征

利用最新GPS连续站与流动站观测数据,得到天津地区的速度场及时间序列结果,结合区域应变时间序列,分析天津地区近期运动特征。结果表明:从速度场结果来看,天津地区2013—2017期的速度场较周围区域数值较小,水平运动较弱;从水平时间序列结果来看,天津地区的GPS测站以稳定的速度向东南运动,从垂直时间序列来看,北部以稳定的速率上升,南部以稳定的速率下降;从区域应变结果来看,整体以稳定的速率积累,没有明显的变化。     

基于有色噪声模型的GPS速度场精度与时间序列长度相关性研究

利用2010—2015年陆态网络GPS连续观测站的三维站坐标时序资料, 在采用最大似然估计MLE方法计算得到云南地区GPS基准站三维站坐标分量最优噪声模型的基础上, 进一步定量对比分析了有色噪声和白噪声模型下陆态网络GPS连续站速度场稳定性与时间序列长度的关系。 结果表明: 在闪烁噪声模型下, 中国大陆大部分地区GPS连续站1 a时段的速度不确定度大。 而随着时间的逐年累积, 闪烁噪声模型下的速度不确定度与同时段白噪声模型下的差异逐步减小, 闪烁噪声模型下3～4 a时段的速度不确定度与同时段白噪声模型的差异小于0.2 mm。 研究说明在有色噪声模型下要获得高精度的速度场需要3～4 a的观测数据, 白噪声模型下GPS速度场精度可靠可信的前提是采用不少于3～4 a的数据。     

对流层天顶延迟模型研究进展及其在中国区域的精度分析

对流层延迟是空间大地测量技术的主要误差源之一,数据处理中对流层延迟的修正需要借助对流层延迟模型.本文首先从物理原理出发,梳理了对流层天顶延迟模型的研究历程和最新进展.按照时间顺序,对流层延迟模型先后经历了依赖实测气象资料的经典模型、不依赖实测参数的经验模型和以数值模型气象资料为基础的高分辨经验模型三个发展阶段.其次,本文利用中国区域内219个GPS测站2014—2015年两年实测的天顶延迟,对后两类经验模型中国际最新通用的代表模型UNB3m和GPT2w在中国境内的实际精度进行评估.精度评估结果显示:UNB3m模型在中国地区的平均Bias为-0.85 cm,平均RMSE为5.14 cm,其精度不随计算时间分辨率的变化而显著变化;模型参数的空间分辨率对GPT2w模型在中国地区的精度的影响不大,但GPT2w模型精度随计算时间分辨率的提高显著下降,2 h分辨率时GPT2w模型的平均RMSE分别为8.07 cm(1°参数文件)和7.97 cm(5°参数文件),1天分辨率时GPT2w模型的平均RMSE分别为3.49 cm(1°参数文件)和3.59 cm(5°参数文件);受水汽分布的影响,时间上,两个模型在冬季的精度相对最高,在夏季的精度相对最差,空间上,两个模型在高纬度和高海拔地区的精度相对较高.以上分析可为中国区域用户对流层延迟模型的选择提供参考.     

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.     

利用GNSS连续观测资料获取高精度动态速度场的研究

基于计算获取的ITRF2005下中国地壳运动观测网络工程GNSS连续观测站1999~2013年的站坐标时间序列结果,采用小波分析方法和加权最小二乘法评定顾及周期性非构造运动和不同噪声影响的GNSS连续观测站的月时段、半年时段、年时段速度估值和精度,探讨利用GNSS连续观测时间序列获取稳定速度场与时间序列时段长度的关系。研究结果表明:剔除年周期和半年周期运动后可得到更稳定且精度更高的年时段和半年时段速度场,但月时段速度场结果离散度大;采用小波滤波方法可提高GNSS连续观测结果的可靠性,通过小波滤波分析逐步剔除白噪声、闪烁噪声和随机漫步噪声后计算得到的月时段速度的精度和离散度改进显著,可得到较稳定的月时段速度场。     

A Monte Carlo study of rainfall forecasting with a stochastic model

A procedure for short-term rainfall forecasting in real-time is developed and a study of the role of sampling on forecast ability is conducted. Ground level rainfall fields are forecasted using a stochastic space-time rainfall model in state-space form. Updating of the rainfall field in real-time is accomplished using a distributed parameter Kalman filter to optimally combine measurement information and forecast model estimates. The influence of sampling density on forecast accuracy is evaluated using a series of a simulated rainfall events generated with the same stochastic rainfall model. Sampling was conducted at five different network spatial densities. The results quantify the influence of sampling network density on real-time rainfall field forecasting. Statistical analyses of the rainfall field residuals illustrate improvement in one hour lead time forecasts at higher measurement densities.     

Earthquake Engineering and Engineering Vibration Aims And Scope

正This journal is established by the Institute of Engineering Mechanics(IEM),China Earthquake Administration,to promote scientific exchange between Chinese and foreign scientists and engineers so as to improve the theory and practice of earthquake hazards mitigation,preparedness,and recovery.To accomplish this purpose,the journal aims to attract a balanced number of papers between Chinese and     

Foreword

Destructive earthquakes have caused great damage in China and the United States and collapsing buildings havecaused many deaths and injuries. The field of earthquake engineering studies earthquake hazards, the occurrence ofearthquakes of various magnitudes, the nature of the ground shaking during an earthquake, the vibration of structuresduring earthquakes, the strengthening of existing structures and the design of new structures to be earthquake resistant,and finally, how to cope with earthquake damage and restore a city to normal functioning. Such efforts are in progressin both countries, but unfortunately, the language barrier interferes with the free flow of information between China andthe Untied States. It would be mutually beneficial if some means could be developed to promote the exchangeof information across the Pacific Ocean. This new journal has been established for this purpose and its success willbe an important step in promoting earthquake engineering in China and the United States.     

WORLD ASSOCIATION FOR SEDIMENTATION AND EROSION RESEARCH(WASER)

正President:Giampaolo Di Silvio,Italy Vice Presidents:Ulrich C.E.Zanke,Germany Zhao-yin Wang,China The World Association for Sedimentation and Erosion Research(WASER),inaugurated on Oct.19,2004,is an independent non-governmental,non-profit organization.The mission of WASER is to promote international co-operation on the study     

Enhancing remote sensing research on global change to improve our understanding on Earth system processes

正Global Change includes climate change and other environmental changes caused by the joint interaction among various layers of Earth. From the positive side, global change provides new opportunities to human and other living forms on Earth. In the meantime, it creates tremendous challenges and negative impact. At present, the negative impacts have reached all primary processes of the global ecosystem and every aspect of human society, especially causing degradation of the ecosystem. For instance, intensive deforestation causes decline of biodiversity; global warming causes sea level rise and increases     

SCIENCE CHINA Earth Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

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