GNSS高程时间序列周期项的经验模态分解提取

针对传统方法——常振幅常相位的周年+半周年谐波模型法不能准确提取GNSS高程时间序列中周期项问题,该文以中国区域10个IGS基准站在ITRF2008框架下2005—2015年高程时间序列为例,采用经验模态分解(EMD)提取各测站高程时间序列的周期项。对传统方法和EMD两种方法提取的周期项做Lomb_Scargle谱分析,用功率谱图分析了这两种方法提取序列周期项的能力。实验结果表明,EMD方法较传统方法更能准确、自适应地提取GNSS高程时间序列的周期项。     

中国大陆GPS基准站的时间序列特征

利用1999年3月至2002年3月期间"中国地壳运动观测网络"25个GPS基准站与周边国家IGS站的观测资料,进行了时间序列分析研究,并对提高GPS基准站的观测精度进行了探讨。结果表明,GPS基准站的时间序列具有一定的周期性,高程分量的周期性最为明显,GPS点位高程时间序列拟合曲线的波峰和波谷出现的时间表现为区域性的不同。     

陆态网络GNSS基准站地壳运动速度场分析

针对中国大陆构造环境监测网络(陆态网络)中观测数据处理的期数过少或解算成果的坐标系统不统一等问题,该文在ITRF2008中对陆态网络239个GNSS基准站从2010年1月至2013年8月的观测数据进行解算,获取站点的坐标时间序列,估计了站点的水平和垂直运动速度场,并分析了中国大陆地壳运动特征。结果表明:GNSS基准站在ITRF2008中的坐标时间序列整体上符合线性变化趋势,东西方向的幅度变化大,高程方向受观测噪声的影响较大一些;高程方向相比较水平方向的年周期性更为明显;水平速度场明显有自西向东运动的趋势,且西藏块体中测站变化最为明显;垂直运动速度场中,华中、华南、华东块体中测站存在较低速率的下降,其他块体的测站存在较低速率的隆升。     

中国区域IGS基准站坐标时间序列噪声模型建立与分析

选取ITRF2005框架下中国区域(包括台湾地区)11个IGS基准站1995-2010年的坐标时间序列,采用不同噪声模型组合对它们进行噪声分析,并计算大气压负载、非潮汐海洋负载、积雪深度及土壤湿度负载对测站位移的影响,得到地表质量负载改正前后各测站分量的最优噪声模型。结果表明,中国区域IGS基准站的噪声模型存在多样性,且各分量具有不同的噪声特性,主要表现为闪烁噪声+白噪声和带通幂律噪声+白噪声。噪声模型与地表质量负载及其测站速度、速度不确定度之间的定量分析表明地表质量负载会造成测站的噪声特性变化,主要表现为带通及随机漫步噪声特征。不同复杂噪声模型对测站线性速度及不确定度会产生一定影响,少数测站高程分量差异甚至超过1 mm/a。     

我国IGS基准站高程时间序列抗差功率谱估计

为更清晰地了解基准站高程序列的周期运动特性,本文采用抗差最小二乘迭代与功率谱估计相结合的方法,分析了我国6个IGS基准站近11年观测得到的高程时间序列数据。在功率谱分析获取准确的高程运动第一主周期项的基础上,继续抗差迭代,并分离出高程方向运动的其他主周期项和振幅,得到了主要周期项对高程方向运动能量的贡献大小,基准站高程方向具有接近一年的年周期运动和多于一年的第二主周期项运动,半周年项运动所占的比重很小。     

GNSS坐标序列的自适应奇异谱分析

针对奇异谱分析在进行大量GNSS高程时间序列时变周期信号提取时存在繁琐而低效的问题,提出一种自适应奇异谱分析方法。通过改进迹矩阵的构建方式提高算法运行效率,并结合频谱分析辅助确定滞后窗口大小,同时采用迭代法自主选择主分量,从而精准高效地提取时间序列中的周期项信息。实例分析表明,该方法能自适应地设置滞后窗口大小,准确提取大量GNSS高程时间序列中的时变周期信号,且单个时间序列提取效率是奇异谱分析的6倍,该方法的自适应性和准确性使其更加适用于大量GNSS站点的时变周期信号分析。     

陆态网基准站高程时间序列的环境负载效应分析

GPS坐标时间序列呈现显著的季节性变化,以中国大陆构造环境监测网络(CMONOC) 233个GPS测站的高程方向坐标时间序列为研究对象,通过计算环境负载效应改正前后的均方根(RMS)减少率,对比了德国波茨坦地学研究中心(GFZ)与法国斯特拉斯堡大学提供的EOST不同环境负载产品对CMONOC坐标时间序列数据的改善程度.统计结果表明：经过GFZ环境负载产品和EOST环境负载产品改正后分别有90.2%和75.54%的测站RMS减小,说明GFZ的环境负载产品对CMONOC基准站坐标时间序列数据的改善效果更好.同时发现环境负载效应不仅对GPS坐标时间序列中的季节项有明显的改正效果,对非季节项的改善效果也非常明显,经过GFZ提供的环境负载产品改正后有87.8%的GPS测站周年项振幅削弱,有82.4%的测站非季节项的RMS减小.     

GNSS坐标时间序列分析理论与方法及展望

长期累积的全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）基准站坐标时间序列为大地测量学及地球动力学研究提供了基础数据。通过完善GNSS数据处理模型及策略,研究造成非线性运动的机制并进行有效建模,可以获得测站准确的位置和速度,不仅有助于合理解释板块构造运动,建立和维持动态地球参考框架,而且能更好地研究冰后回弹及海平面变化,反演冰雪质量变迁等地球动力学过程。首先从基准站坐标的精确获取、时间序列模型构建、时间序列信号分析等方面描述了GNSS坐标时间序列分析的理论与处理方法;其次,探讨了坐标时间序列噪声模型构建技术,给出了严密三维噪声模型构建方法;然后,疏理了坐标时间序列中非线性变化成因机制的研究进展;最后,总结了基于GNSS坐标时间序列的应用领域,并展望了其未来的发展方向。     

省级GNSS基准站普查方法探索与实践

近年来,受城市周边建设发展导致的基准站环境变化搬迁、设备使用年限增长和恶劣天气影响,各省GNSS基准站信息发生很大变化。随着我国北斗卫星导航系统（BDS）的发展,需要全面了解基准站信息状况,及时更新维护现代测绘基准体系。以HBCORS为例,探索了GNSS基准站普查的目的、内容和方法,提出了普查的技术流程、关键问题和解决方法,并在湖北省GNSS基准站普查工作中进行了实践。结果表明,该方法可在其他地区推广,具有实践意义。     

中国地壳运动观测网络基准站时间序列精度分析

根据中国地壳运动观测网络基准网1999年3月至2003年8月的GPS观测时间序列,采用滤波法、差分法和残差估计法对时间序列的各个分量(东西、南北、垂直)分别进行了精度评定,并进行了比较,得出了一些结论,可根据实际需要,应用不同的精度分析方法。     

利用CEEMD分析中国沿海GNSS站高程时序变化

利用完备经验模态分解方法（CEEMD）对我国沿海地区6个GNSS基准站（2010—2018）的高程时序数据进行了处理分析。结果表明：CEEMD在高程时间序列分析中具有一定的优越性,可准确分解出各GNSS站高程时序中存在的周、月、季节、年等变化周期项,其中周年运动是主要贡献项,各站高程时间序列的短周期变化与潮汐变化周期具有密切关联性;沿海GNSS站的地面沉降既具有区域的一致性,又存在区域间差异性,其中D区DBJO、DZJJ站呈现先下降后上升的趋势,N区NZUH、NWZU站呈下降趋势,B区的BZMW呈上升趋势,而同海区的BLHT站则呈显著的下降趋势。     

IGS跟踪站的大地高时间序列特征分析

应用国内几个IGS跟踪站在U方向的观测数据,分析研究跟踪站大地高的变化趋势。通过对时间序列进行奇异谱分析和傅立叶变换分析,表明大地高时间序列具有一定的周期性,且周期特性明显,时间序列的时频特性表现出明显的区域性。     

TSAnalyzer,a GNSS time series analysis software

GPS Solutions - In geodesy and geophysics, continuous GNSS observations have been used globally. As the number of GNSS observing stations increases, GNSS time series analysis software should be...     

天津CORS稳定性分析程序自动实现

针对天津CORS稳定性分析程序自动实现问题,研究了CORS稳定性分析原理,以天津CORS为例,介绍了参考点的选取,分析了各基准站时间序列;采用Linux Shell以及Matlab脚本语言编程实现了天津CORS稳定性分析的自动数据处理,包括基线处理模块、稳定性分析模块和程序自动执行3部分,为天津市地理信息框架的形变分析提供了一种方法。     

基于IGS连续跟踪站的GPS高程时间序列分析

对全球分布的IGS连续跟踪站GPS高程分量时间序列,进行了小波多分辨率分析,发现各台站高程时间序列大都存在着季节性变化,这种以半周年项和周年项为主的季节性变化是由多种地球物理现象引起的,我们从多个方面分析了原因,并着重分析了大气压强的影响。利用分析的结果讨论了地壳垂直变化的规律,得出地球存在以半年和周年为周期的整体性扩张与收缩振荡运动,同时南北半球的变化规律存在差异的结论。     

山东CORS基准站坐标时间序列噪声分析

针对目前在分析GPS基准站噪声时对其坐标时间序列周期项提取不充分的现状,该文提出用小波谱探测坐标时间序列中的周期项,用小波分析方法提取周期项,得到不含明显周期项噪声序列。以山东CORS中26个基准站两年的坐标时间序列为例,去除了坐标时间序列中阶跃项,确定了长期趋势项,对周期项进行了探测、分离和提取,得到了各测站的噪声序列;用谱指数法分析了噪声的类型,用最大似然估计获取了各种噪声的分量,进而建立了噪声组合模型。实验结果表明,山东CORS基准站噪声模型可以用白噪声加闪烁噪声的形式来描述,其白噪声的平均值为1.25mm,闪烁噪声的平均值为5.46mm。     

基于国家基准站的北斗数据质量分析

GNSS数据质量可为高精度数据处理提供基础性的参考信息,目前GPS数据质量检查方法成熟且数据资源丰富,而北斗数据质量缺少系统全面的分析。该文介绍北斗观测数据质量检查内容和方法,并基于国家基准站计算了北斗数据多路径效应、周跳、信噪比等质量结果,分析了北斗质量特性和影响因素,并将北斗与GPS进行了对比。结果表明,北斗数据多路径误差、信噪比等质量指标与高度角和信号频率有关,在相同环境下北斗数据质量在多路径误差方面优于GPS数据质量,信噪比方面北斗SN2优于GPS,SN1和SN3较GPS稍差。     

最小二乘拟合GNSS位置时间序列分析

针对GNSS位置时间序列包含的线性趋势及其变化可能干扰后续分析并掩盖动力学因素信息的问题,该文使用最小二乘方法分析时间序列的线性趋势并减弱时间序列中阶跃的影响。分析了最小二乘方法用于GNSS位置时间序列分析的可行性及利用该方法分别获取趋势变化点前后的线性趋势,据此估计时间序列趋势变化的大小进而可以对时间序列进行修复。该方法用于GNSS位置时间序列的初步分析,可以方便有效地去除线性趋势变化对后续时间序列分析的影响,同时拟合结果本身也能反应出时间序列的变化特征。     

联合EMD-HD和小波分解的GNSS坐标时间序列降噪分析EI北大核心CSCD

针对经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)在GNSS坐标时间序列的降噪过程中存在筛选准则的选取和模态混叠效应等问题,本文引入Hausdorff距离(Hausdorff distance,HD)筛选准则并结合小波分解(wavelet decomposition,WD),提出EMD-HD&WD算法。通过对我国大陆构造环境监测网络149个GNSS测站的垂向坐标时间序列降噪处理,分别利用复合指标T值、测站的速度不确定度和闪烁噪声振幅验证算法的可靠性和普适性。结果显示:HD优于现有的筛选准则;EMD-HD&WD算法对测站的速度不确定度和闪烁噪声振幅的平均改正率均为88.4%。分析表明,本文算法能够有效识别和剔除噪声并且改善EMD的模态混叠效应,提高GNSS垂向坐标时间序列的模型精度。