并置VLBI站的相对形变及其与全球解结果的比较

基于ITRF2000地球参考架的三维VLBI站速度矢量和NNR-NUVEL-1A地球板块运动模型，采用观测的VLBI基线长变化率作为约束，估计和讨论了全球6个并置VLBI站的局部或区域性地壳的相对形变，并与国际地球参考架ITRFs解和VLBI全球解glb2003以及VTRF2003的结果进行了比较．结果表明日本Kashima与Kashim34VLBI站之间，美国GREENBANK的NRAO20与NRAO85-3站之间可能存在每年约近4毫米的相对垂直形变；WESTFORD与HAYSTACK二站间每年近2毫米的垂直形变率差基本可得到肯定，KOKEE和KAUAI二站的垂直形变率约有每年1至3毫米的差．利用如下方法能较可靠地检测出并置VLBI站间的局部或区域性的地壳垂直形变，改进ITRF解的可能不足．     

以基线长度变化率为约束估算VLBI站的垂直形变率

基于NNR-NUVEL-1A地球板块运动模型和ITRF2000地球参考架的三维VLBI站速度矢量,采用实测的VLBI基线长度变化率作为约束,重新估计了部分国际VLBI站的局部或区域性地壳的垂直形变,并与国际地球参考架ITRFs解和VLBI全球解GLB2003,VTRF2003和VTRF2005的结果进行了比较。结果表明,欧亚板块的URUMQI站和太平洋板块的KWAJAL26站,南极OHIGGINS站的垂直形变率、ITRFs解和VLBI全球解存在6-15mm/a的差异,北美YUMA站可能有15-31mm/a 的垂直形变率,而美国西部太平洋板块的San Francisco(PRESIDIO)站的垂直形变率还有待进一步的研究。此外,SC-VLBA,CRIMEA和EFLSBERG站的垂直形变率、ITRFs解和VLBI全球解的差约为1-6mm/a。用不同方法得到的VLBI站的水平形变率解有较好的一致性。     

基于ITRF97的上海和鹿岛VLBI站地壳垂直形变的VLBI测定

利用美国宇航局(NASA)在1999年的VLBI全球解(glb1123)中关于上海VLBI站与国际上13个VLBI站的基线长变化率高精度测定结果,以及日本鹿岛Kashima和Kashima 34两VLBI站分别与国际VLBI站间的相应结果,基于最近的国际地球参考架ITRF97,估计得到了上海VLBI站和日本鹿岛两VLBI站相对于板块稳定区的地壳垂直形变率分别为-1.91±0.56 mm/yr、-3.72±0.74 mm/yr和-8.81±0.84mm/yr,表明上海VLBI站存在每年近2毫米的下降,讨论并证实日本鹿岛两VLBI站的地壳垂直形变速率是不一致的;基于不同板块运动模型的欧拉旋转矢量,估计得到了上述3站的水平形变速率;还估计给出了太平洋板块中部的形变率结果.     

分析昆明GPS站相对欧亚板块的运动

利用国际联测和综合处理 ,得到昆明GPS站地壳形变速率每年以( -4 .3± 0 .5)mm下沉趋势 ,水平分别以 3 7.5mm ,方位 1 47°± 1 .°5运动。利用最新国际地球自转服务 (IERS)发布的国际地球参考架ITRF2 0 0 0速度场 ,建立最新反映全球板块模型 ,基于最新的ITRF2 0 0 0地球参考架和欧亚板块的欧拉矢量 ,估计得到昆明站的地壳垂直形变速率为每年 -0 .0 1mm呈下降趋势 ,水平形变速率为每年 ( 8.1± 0 .2 0 )mm ,方位 1 3 7°± 1 .°5;并进一步分别基于几百万年地质地磁模型NNR -NUVEL1A和ITRF96、ITRF97模型的欧亚板块的欧拉矢量 ,得到较一致的结果 ,说明全球板块运动稳定性与模型的可靠性。本文基于不同板块模型分析了昆明GPS站相对于欧亚板块运动     

日本海潮对东亚VLBI站位移的影响

计算了日本海的M2，S2，K1和O1等4个主潮波对东亚9个VLBI站的负荷位移参数和重力改正，得到日本VLBI站的径向和水平方向的信移量分别为3－12mm和1-3mm，上海VLBI站和韩国的Daejeon站相应的径向量分别为1mm和3-4mm。估计了上海至日本鹿岛和水Chi站的负荷基线变化分别可达±7.6mm和±28.4mm。此外，日本的水Chi、野边山、鹿儿岛和Usuda站的负荷重力变化分别可达0.8－0.9μGal，它接近于目前绝对重务测定的观测精度（±μGal）。计算还表明，不同地球模型的计算负荷位移之差在目前测地学精度水平下可以忽略。     

大气参数变化对VLBI对流层时延计算值的影响

本采用我国上海、昆明和乌鲁木齐三个VLBI站的对流层大气高度参数ht和对流层内温度垂直梯度βt参数月均值资料，估计了对干大气时延的影响，结果表明在地平高度ε＝10°－20°时两参数的变化可引起干大气时延周年变化的幅值分别为1-5mm和2-15mm；ht的周日变化也可引起大气时延周日变化约1mm，因此，对于1ps级精度的VLBI物理模型，ht和βt不应当采用测站的固定常数值。     

1986年日中美VLBI联合实验的数据处理结果

1986年6月，上海天台首次与日本和美国三个VLBI台站联合组成了洲际VLBI干涉网并取得了干涉实验的成功，第一次精确测定了上海台6米天线与北美大陆的GlicreekK站之间的基线长度，并由5条基线综合分析的结果精确算出上海台与夏威夷的Kauai站之间的距离，同时进一步提高了上海台6米天线在全球VLBI坐标系中位置的精度。本介绍了实验的基本情况，着重进行了实验数据结果的分析。     

VLBI观测中不同对流层大气时延模型的比较

本采用上海、昆明和乌鲁木齐三个VLBI站各自不同的大气参数分别计算并比较了Chao、Marini和CfA-2.2三个大气时延械琪不同地平高度ε的映射函数所对应的理论大气时延值。结果表明，Marini模型有相对较大的偏差；Chao与CfA-2,.2模型相比较，在ε=10°＋20°范围，夏季湿性大气时延偏差的三个站的平均为＋47mm- 6mm，而冬季干性大气时延偏差的相应平均为-28mm--9mm；在平均大气条件下，偏差值约为10mm左右。分析表明，Chao与CfA-2.2模型的理论时延之差与季节分布有关，可能的原因来自Chao模型的影响和CfA-2.2模型中湿映函数的误差，有这待于未来VLBI观测结果的进一步试算和对大气时延模型的改进。     

极潮对VLBI测定基线的影响

本估计了极潮对VLBI测定基线的影响，计算结果表明，地球自转变化和极移引起的极潮对测站径向位移最大影响分别约为0.4mm和16.1mm；对测站水平位移最大值分别近似为0.1mm和4.5mm。采用1989年的EOP参数分别对上海与西德Wettzell、澳大利亚Canberra、日本Kashima和美国Kauai四个站的基线变化计算表明，极潮引起四条基线变化的幅值分别为12.9mm、18.5mm、2.1mm和14.9mm，引起国内上海、昆明和乌鲁木齐三站基线的变化分别可达3－6mm。进一步对极潮的次级效应计算表明，海洋极潮引起上述国内三站的负荷垂直位移最大值分别为0.87mm、054mm和0.48mm。因此，采用毫米级精度的VLBI技术用于天体测量学和大地测量学研究，在归算模型中应考虑极潮的影响。     

差分VLBI技术在采样返回任务中的应用

针对采样返回任务中多探测器精密短弧定轨问题,研究了甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)技术在两探测器间的交替观测模式、2π模糊度解算方法和数据差分处理方法,给出了星载信标的设计原则和方案。利用日本SELENE探月卫星的两个小卫星R-star和V-star的同波束VLBI相关相位生成了交替VLBI相位观测量,对其进行了差分处理求解差分时延,然后利用差分时延和测速测距数据进行定轨计算。对差分时延的分析表明,交替VLBI差分群时延RMS值为46 mm,测量精度与同波束VLBI差分群时延相当;交替VLBI差分相时延RMS值为1.6 mm,测量精度与同波束VLBI差分相时延相当。定轨结果表明,交替VLBI在进行多探测器的短弧定轨时能达到同波束VLBI相当的精度。     

Determination of the regional deformation rates of Shanghai and Kashima VLBI stations based on ITRF97

The vertical deformation rates (VDRs) and horizontal deformation rates (HDRs) of Shanghai VLBI station in China and Kashima and Kashima34 VLBI stations in Japan were re-analysed using the baseline length change rates from Shanghai to 13 global VLBI stations, and from Kashima to 27 stations and from Kashima34 to 12 stations, based on the NASA VLBI global solution glb1123 (Ma, 1999). The velocity vectors of the global VLBI stations were referred to the ITRF97 reference frame, and the Eulerian vectors of different models of plate motion were used for comparative solutions. The VDR of Shanghai station is estimated to be −1.91±0.56 mm/yr, and those of Kashima and Kashima34 stations, −3.72±0.74mm/yr and −8.81±0.84mm/yr, respectively. The difference between the last two was verified by further analysis. Similar estimates were also made for the Kokee, Kauai and MK_VLBA VLBI stations in mid-Pacific.     

Results of the first two years of VLBI observations at the Svetloe Observatory within the framework of international geodynamical programs

We present the results of processing the VLBI observations performed at the Svetloe Observatory of the Institute of Applied Astronomy (IAA), Russian Academy of Sciences, in the period 2003–2005 within the framework of geodynamical programs of the International VLBI Service (IVS) for geodesy and astrometry. We analyzed the observations at the Svetloe Observatory, together with the observations at other stations of the global IVS network, at the IAA using a modified OCCAM package. The package uses new reduction models that decrease the systematic errors of the results. The motion of the stations, primarily of the Svetloe Observatory, is investigated to study the global geotectonic processes. Highly accurate estimates of the coordinate and baseline length variations have been obtained for the first time in Russia from observations at a Russian VLBI station. We determined the coordinates and velocity of the Svetloe VLBI station with errors of ～2 mm and 3 mm yr^?1, respectively, and the baseline lengths between the stations with a sufficiently long observational history with an accuracy of 1–3 mm. The results are shown to be in good agreement with currently available models for the motion of tectonic plates.     

相关处理机多制式兼容性测试的初步结果

我国VLBI网包括上海佘山、乌鲁木齐和昆明 3个观测站 ,以及上海天文台研制的两台站相关处理机。上海佘山和乌鲁木齐站已升级成MK4制式和只使用薄磁带 ,而昆明站只能使用S2制式。因此 ,实现相关处理机对不同制式数据和薄磁带的兼容 ,是我国VLBI网顺利运行的关键。给出了多制式VLBI观测实验和相关处理的初步结果 ,总结了相关处理机升级后的处理能力 ,并对相关处理机的下一步发展作简单讨论     

An Approach of Tropospheric Correction for VLBI Phase-Referencing using GPS Data

The dominant source of error in VLBI phase-referencing is the troposphere at observing frequencies above 5 GHz. We compare the tropospheric zenith delays derived from VLBI and GPS data at VLBA stations collocated with GPS antennas. The systematic biases and standard deviations both are at the level of sub-centimeter. Based on this agreement, we suggest a new method of tropospheric correction in phase-referencing using combined VLBI and GPS data.     

An Approach of Tropospheric Correction for VLBI Phase-Referencing using GPS Data

The dominant source of error in VLBI phase-referencing is the troposphere at observing frequencies above 5 GHz. We compare the tropospheric zenith delays derived from VLBI and GPS data at VLBA stations collocated with GPS antennas. The systematic biases and standard deviations both are at the level of sub-centimeter. Based on this agreement, we suggest a new method of tropospheric correction in phase-referencing using combined VLBI and GPS data.     

Tropospheric Delay from VLBI and GNSS Measurements

Using an updated version of the QUASAR software package developed at the Institute of Applied Astronomy of the Russian Academy of Sciences, we have processed the VLBI observations within the international CONT14 program (May 6–20, 2014), in which a global network of 17 stations was involved (a total of ~250 000 observations). The package update concerned the optimization of data structure and the refinement of stochastic models for the random variations in wet tropospheric delay and atomic clock difference. The main goal of this paper is to compare the VLBI determinations of the tropospheric delay with its independent determinations using global navigation satellite systems (GNSS). We show that both these determinations agree well between themselves only in the case of a global analysis of the VLBI observations, where the VLBI station coordinates are also refined, along with the tropospheric delay and the clock synchronization and Earth orientation parameters. If, alternatively, the station coordinates are insufficiently accurate and are not refined from VLBI observations, then it is appropriate not to determine the tropospheric delay from these observations, but to take it from the publicly accessible independent GNSS data. However, this requires that the VLBI and GNSS techniques operate simultaneously at a common observing site. We have established the shortcomings of the universally accepted method of stabilizing the global solution associated with the absence of a criterion for choosing reference stations and radio sources. Two ways of their elimination are proposed: (i) introducing a coordinated list of weight factors for the errors in the coordinates of such stations and sources into the stabilization algorithm and (ii) adopting a coordinated list of stations and sources the refinement of whose coordinates is not required at all for a certain time.     

IERS1996规范中地球引力势模型和测量模型的改进

简要而系统地介绍ＩＥＲＳ１９９６规范采用的地球引力势模型和各种测量模型,着重叙述了其与ＩＥＲＳ１９９２标准相比所作的改进。规范用ＪＧＭ－３地球引力势模型取代ＧＥＭ－Ｔ３模型,在计算地球潮汐形变产生的附加势时展开到３阶,并考虑了地幔的滞弹效应。在测站位移的计算中,规范引入了３倍洛夫数,计及地幔的滞弹性,引入了计算冰后期回弹的ＩＣＥ－４Ｇ模型,列出了改正ＶＬＢＩ观测中天线形变改正的公式。关于地球自转和     

利用国内VLBI网跟踪大椭圆轨道卫星

2004年7月,昆明VLBI站经过改造,由上海、乌鲁木齐和昆明站组成的中国VLBI网(CVN)采用统一的MARK4格式编制器和CVN硬盘记录系统,对大椭圆轨道卫星“探测1号”的2圈轨道的共同可视弧段进行了跟踪观测．软件相关处理程序已成功地用于检测卫星遥测信号的干涉条纹和数据相关处理．采用基于条纹幅度的加权最小二乘条纹拟合方法,获得了卫星VLBI观测量及其精度估计,完成了卫星VLBI观测量的3基线闭合误差检验．应用河外射电源校准方法和多频点相位校正信号提取方法,进行了台站钟差和仪器延迟等系统误差改正．经系统差改正后的卫星VLBI观测量序列已用于“探测1号”卫星的轨道确定．     

利用VLBI数据确定"探测一号"卫星的轨道

双星计划的“探测一号”是中国首颗真正严格意义上的科学实验卫星,其运行轨道为中国迄今所发射的卫星中距地球最远,远地点地心距达7．8万公里．采用射电天文的VLBI技术可以对“探测一号”以及更远的深空目标,如探月飞行器实现跟踪．为了验证VLBI技术在我国探月计划中的作用,上海天文台组织了国内目前仅有的上海、乌鲁木齐和昆明3个台站对“探测一号”进行试跟踪,利用对“探测一号”约两天的VLBI观测数据,确定“探测一号”卫星的轨道,对VLBI的定轨能力做初步的探讨．按照测控部门提供的初轨 (其精度仅保证跟踪)推算的轨道与VLBI时延的拟合误差平均约2 km,时延率的拟合误差平均约15 cm／s．而利用VLBI数据定轨后的拟合程度相对于初轨有了很大的改善,结果表明,单独利用VLBI时延定轨,时延的拟合精度约5．5 m,作为外部检核的VLBI时延率的拟合精度在2 cm／s左右．单独利用VLBI时延率定轨,时延率的拟合精度约为1．3 cm／s,作为外部检核的VLBI时延的拟合精度约为29 m．而若将时延和时延率数据联合定轨,采用其内符精度加权,VLBI时延和时延率的残差分别为5．5 m和 2 cm／s．为了合理地评估VLBI定轨的真实精度,利用模拟数据进行误差协方差分析,结果表明VLBI定轨精度受动力学模型误差的影响较大,由于"探测一号”卫星的动力学模型难以精确确定,所以利用两天弧段的VLBI数据确定“探测一号”卫星轨道的位置误差为km量级,而速度误差可达cm／s量级．模拟计算还表明, VLBI和USB数据联合定轨可以大大提高定轨精度．