远程GPS验潮方法研究

提出了基于精密单点定位(PPP)技术的远程GPS验潮方法,可有效地弥补现有实时动态GPS验潮模式受距离限制的缺陷。分析了影响GPS验潮精度的各种因素,并针对具体的试验区域,将远程GPS验潮方法在不同作用距离下的观测结果与验潮仪的观测结果分析比对,结果表明基于PPP技术的远程潮汐测量方法切实可行,因此扩大了GPS验潮的作用范围,提高了海洋测绘的作业效率。     

基于回归方程GPS单频精密单点定位算法

研究了单频GPS精密单点定位的算法,包括单频精密单点定位的回归方程及卡尔曼滤波用于单频精密单点定位,探讨卡尔曼滤波的观测方程和状态方程,给出了状态转移矩阵及系统噪声矩阵.通过算例验证了在1s采样率的情况下,定位达到了分米级的精度.     

沿海GPS业务观测在海底地震监测中的应用

以2011年日本Mw9.0级特大地震为例,对国家海洋局沿海GPS业务观测系统在海底地震监测中的应用进行了研究。采用自行研制的精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)软件,基于静态和动态模式,先提取GPS站点的瞬时地表同震位移和震后形变,再反演得到了震源方位、站点上空大气水汽的动态变化等信息。研究分析日本强震对沿海GPS站址的影响以及该系统对日本强震响应的灵敏性,揭示沿海GPS观测系统在海底地震监测及海啸预警中的作用,据此拓展了该系统的应用,为沿海GPS业务观测系统的运行、维护和业务拓展提供了科学依据。     

GPS精密单点定位数据解算的精度对比

分别采用GAMIT和GrafNav两种不同的软件对南海区域不同时间、不同地点所测得的GPS精密单点定位数据进行了解算,并对同一数据的解算结果进行了精度分析。研究结果表明:这两种方法解算所得结果互差达到厘米级,说明GrafNav满足GPS精密单点定位数据解算要求,具有一定的应用参考价值。     

星历精度对GPS单点定位的影响

探讨了GPS单点定位技术的原理、方法及数据处理中的一些关键技术,分析了广播星历和IGS提供的精密星历(IGR、IGU和IGF)对单点定位精度的影响,通过实验数据分析,得出在准实时的高精度解算中,可以利用快速星历代替最终星历进行解算。     

2016年全球地震海啸监测预警与数值模拟研究

回顾了国家海洋环境预报中心(国家海洋局海啸预警中心)2016年全球地震海啸监测预警的总体状况, 并基于震源生成模型和海啸传播数值模型的计算结果详细介绍了几次主要海啸事件及其影响特性。2016年全年国家海洋环境预报中心总共对全球6.5级(中国近海5.5级)以上海底地震响应了45次,发布海啸信息81期, 没有发生对我国有明显影响的海啸。结合精细化的数值模拟结果和浮标监测数据,重点介绍了苏门达腊7.8级地震海啸、厄瓜多尔7.8级地震海啸、新西兰7.1级和7.8级地震海啸, 以及所罗门7.8级地震海啸的波动特征和传播规律, 模拟结果与实测海啸波符合较好。针对厄瓜多尔7.8级地震海啸事件, 本文比较分析了均匀断层模型和多源有限断层模型对模拟结果的影响; 针对新西兰7.1级地震海啸, 探讨了色散效应对海啸波在大水深、远距离传播过程的影响规律。     

基于数值模拟的渤海海域地震海啸危险性定量化研究

根据地震海啸产生的条件,结合渤海海域的地形特征、地质构造、地震学特征和历史地震及海啸记录对渤海海域潜在的地震海啸进行了数值模拟研究。分析了渤海可能引发地震海啸的震源区域,讨论了渤海发生海啸灾害的可能性。文中通过数值模拟再现了渤海历史上几次规模较大的地震事件可能引发的海啸情景,研究分析了可能的地震海啸在渤海及周边海域的传播过程及波动特征.地震海啸传播模型采用基于四叉树原理的自适应网格加密技术,有效解决了局部分辨率与计算效率之间的矛盾。数值计算包括地震海啸产生及传播过程。利用该模型对渤海潜在的地震海啸进行了数值计算,基于数值计算结果定量阐述了渤海海域潜在地震海啸对渤海局部岸段及北黄海沿岸的影响,给出了渤海可能地震海啸危险性划分;研究结果将为我国海啸危险性分析和海啸预警技术研究工作提供技术支持。     

实时GPS精密卫星钟差估计及实时精密单点定位

研究了GPS实时精密卫星钟差的估计方法,并将实时钟差应用于实时精密单点定位。采用自编软件,依据全球均匀分布的IGS参考站实测数据,基于非差消电离层组合载波和伪距观测量实现了GPS实时精密卫星钟差估计。试验结果表明,自主估计的实时卫星钟差与IGS发布的最终精密钟差具有较好一致性,互差优于0.2ns;用于实时精密单点定位,能够获得静态定位1~2cm、仿动态定位厘米级精度。     

2017年9月8日墨西哥沿岸Mw8.2级地震海啸观测数据分析与模拟

2017年9月8日4时49分（UTC）,墨西哥瓦哈卡州沿岸海域（15.21°N,93.64°W）发生M_w8.2级地震,震源深度30 km。强震在该海域引发海啸,海啸对震源附近数百千米范围内造成了严重影响。位于太平洋上的多个海啸监测网络捕捉到了海啸信号并详细记录了此次海啸的传播过程。本文选用了近场2个DART浮标和6个验潮站的水位数据,通过潮汐调和分析和滤波分离出海啸信号,对近场海啸特征值进行了统计分析,并采用小波变换分析方法进一步分析了海啸的波频特征。基于Okada弹性位错理论断层模型计算得到了强震引发的海底形变分布,并采用MOST海啸模式对本次海啸事件近场传播特征进行了模拟,模拟结果与观测吻合较好。最后,基于实测和模拟结果,详细分析了此次地震海啸的近场分布特征,发现除受海啸源的强度和几何分布特征影响外,近岸海啸波还主要受地形特征控制,在与特定地形相互作用后波幅产生放大效应,会进一步加剧海啸造成的灾害。     

近海环境的BDS/GPS差分及PPP定位性能评估

基于远海测量试验,利用精密单点定位(PPP)技术和单站差分技术进行事后和实时定位,分别利用单BDS、GPS和BDS/GPS组合进行定位试验,对定位精度和算法可靠性进行分析。研究表明单站差分技术在海上中短基线(≤150 km)的定位中相比PPP技术具有更高的精度和技术可靠性,另外相比GPS,BDS更适合国内近海的导航定位作业,双频观测条件下能实现亚分米级的定位精度。该研究对海上定位理论和BDS的推广应用具有借鉴意义。     

GPS技术在城市交通状况实时检测技术中的应用

该文介绍 1种检测城市交通状况的新方法。在利用 GPS对车辆的定位与导航的基础上 ,进一步利用 GPS提供的即时速度和准确的时间信息 ,通过数学建模 ,得到交通流量、平均车速、行程时间、车道占有率等一系列重要交通状况信息 ,以实现交通状况的实时检测 ,为城市交通管理系统智能化的实现提供必要保证。     

静态精密单点定位中对流层延迟估计

首先介绍了三种对流层误差改正模型,然后把模型改正值作为先验值,将天顶延迟的剩余误差作为待定参数,分别用卡尔曼滤波和最小二乘两种估计方法计算对流层的残余量;实验证明Saastamoinen模型优于后两种模型,并利用实测气象参数计算对流层延迟,结果表明标准模型与实测气象参数对静态精密单点定位中对流层延迟量的计算结果影响不大...     

“3.11”日本地震海啸及南海和琉球群岛假想地震海啸对福建近海影响的数值模拟

福建地处西北太平洋沿岸,在环太平洋地震带附近,是海啸灾害潜在风险区.＂3.11＂日本地震海啸,福建沿岸验潮站就监测到其海啸波.利用CTSU地震海啸数值模式,模拟了＂3.11＂日本地震海啸对福建近海的影响,模拟结果与实况较吻合.同时,利用该数值模式模拟分析了可能来自于琉球群岛和南海附近海域的地震海啸对福建近海的影响,分析表明,如果在琉球群岛海域（28.0°N,129.0°E）发生8.8级地震,引发的海啸波将在4.5 h左右抵达福建北部海岸,最大海啸波幅可达2 m;如果在马尼拉海沟附近海域（17.5°N,119.0°E）发生8.8级地震,引发的海啸波将在4 h左右抵达福建南部海岸,最大海啸波幅可达3 m,均会给福建沿海地区带来灾害性影响.为此,本文亦针对性提出了防范地震海啸的一些措施与建议,为福建省海洋防灾减灾提供参考.     

Ionospheric response to submarine earthquake of March 11, 2011, in Japan according to GPS observations

Using available Russian and international Global Positioning System (GPS) network data, we studied the ionospheric response to the M = 8.9 submarine earthquake of March 11, 2011, on the northeastern coast of Honshu Island, Japan, both near and far (about 2000 km away) from the epicenter. In the region over the epicenter, 8.7 min after the event, we detected a characteristic signal of the total electron content (TEC) variations consisting of compression and rarefaction phases and a linear transition zone in between, i.e., in the form of an N-type wave with a steep leading front indicating a rapid uplift of the water surface and, correspondingly, the bottom of the ocean. The shape of the signal can be used for early tsunami warning; i.e., it may indicate the tsunamigenic character of a submarine earthquake. We monitored the subsequent evolution of the ionospheric response as far as 2000 km from the epicenter. It was shown that, besides the wellknown ionospheric N-type wave response to the earthquake, there is also a response in the form of an inverted N-wave, both nearby and far from the epicenter. We detected two more types of ionospheric responses far from the epicenter: a solitary-like wave and an internal gravity wave (IGW). The detected signals have been interpreted.     

有限断层模型在2015年9月16日智利Mw8.3级地震海啸数值模拟中的应用与评估

2015年9月16日22时54分（当地时间）智利中部近岸发生M_w8.3级地震,震源深度25 km。同时,强震的破裂区长200 km,宽100 km,随之产生了中等强度的越洋海啸。海啸影响了智利沿岸近700 km的区域,局部地区监测到近5 m的海啸波幅和超过13 m的海啸爬坡高度。太平洋区域的40多个海啸浮标及200多个近岸潮位观测站详细记录了此次海啸的越洋传播过程,为详细研究此次海啸近场及远场传播及演化规律提供了珍贵的数据。本文选择有限断层模型和自适应网格海啸数值模型建立了既可以兼顾越洋海啸的计算效率又可以实现近场海啸精细化模拟的高分辨率海啸模型。模拟对比分析了海啸的越洋传播特征,结果表明采用所建立的模型可以较好地再现远场及近场海啸特征,特别是对近场海啸的模拟结果非常理想。表明有限断层可以较好地约束近场、特别是局部区域的破裂特征,可为海啸预警提供更加精确的震源信息,结合高分辨率的海啸数值预报模式实现海啸传播特征的精细化预报。本文结合观测数据与数值模拟结果初步分析了海啸波的频散特征及其对模型结果的影响。同时对观测中典型的海啸波特征进行的简要的总结。谱分析结果表明海啸波的能量主要分布在10~50 min周期域内。这些波特征提取是现行海啸预警信息中未涉及,但又十分重要的预警参数。进一步对这些波动特征的详细研究将为海啸预警信息及预警产品的完善提供技术支撑。     

Estimation of annual variation of water vapor in the Arctic Ocean between 80°–87°N using shipborne GPS data based on kinematic precise point positioning

The measurement of atmospheric water vapor(WV) content and variability is important for meteorological and climatological research. A technique for the remote sensing of atmospheric WV content using ground-based Global Positioning System(GPS) has become available, which can routinely achieve accuracies for integrated WV content of 1–2 kg/m2. Some experimental work has shown that the accuracy of WV measurements from a moving platform is comparable to that of(static) land-based receivers. Extending this technique into the marine environment on a moving platform would be greatly beneficial for many aspects of meteorological research, such as the calibration of satellite data, investigation of the air-sea interface, as well as forecasting and climatological studies. In this study, kinematic precise point positioning has been developed to investigate WV in the Arctic Ocean(80°–87°N) and annual variations are obtained for 2008 and 2012 that are identical to those related to the enhanced greenhouse effect.     

2010 年智利和2011 年日本地震海啸在我国东南沿岸诱导的波流特征及危险性分析

本文基于有限断层模型和OKADA 位错模型计算海表变形场作为初始条件,利用MOST 海啸数值模型模拟分析了2010年智利和2011 年日本地震海啸在我国东南沿海地区的海啸传播特征,海啸波模拟结果与观测数据吻合较好。重点研究分析了沈家门港口海域的海啸波流特征及其诱导的涡旋结构。研究结果表明：尽管两次事件的海啸源位置及破裂特征完全不同,但海啸波流在我国东南沿岸的分布特征大致相似;另外相对于海啸波幅而言,港湾中海啸流具有更强的空间差异性,港口入口、岬角地形处和岛屿间水道中往往会有强流存在。尽管这两次越洋海啸均未能在我国东南沿海引发淹没情形,但通过数值计算发现局部均存在超过3 m/s 以上的强流,因此进行海啸预警及风险管理时应综合考虑海啸波流的影响。     

Contributions expected from marine geodesy to the study of tsunamis in the Mediterranean Sea

Abstract

In the Mediterranean Sea, tsunamigenic sources may be found in several areas in the belt running from Gibraltar up to the Black Sea, but they are concentrated mainly around Italy and Greece. Most of the sources are located close to the coasts and excite tsunamis reaching the coasts soon after the generation time. Tsunami research and tsunami mitigation programs are only in a very initial stage in the Mediterranean area. The present activities are focused chiefly to tsunami potential evaluation and on tsunami propagation modeling. The establishment of efficient observational networks, centers for data management and services, and systems for issuing tsunami warnings are some of the most urgent needs. In this context, the envisaged contribution of marine geodesy is twofold. First, monitoring of submarine active faults and submarine volcanic areas by means of systems capable of detecting seafloor deformation may contribute in identifying periods in which the probability of tsunami generation increases beyond a threshold value, especially in those tsunamigenic zones where geodetic observations on land are insufficient (for example, eastern Sicily in Italy and the Hellenic Arc in southern Greece). Second, since most of the active sources are close to the coastline, computations of tsunami propagation and run‐up may be significantly enhanced by a better knowledge of the bathymetry of the seabelt facing the coasts.     

青岛日偏食对GPS定位精度的影响

2009年7月22日日全食期间,在青岛采用固定点监测单频GPS信号,同时利用非日食期的单频GPS信号监测数据统计对比分析认为,青岛发生的日偏食现象,对GPS单频接收系统的导航定位精度有影响.表现为误差有所增大,接收卫星数减少,PDOP值增大.短时位置偏差最大值为4.02m,历时2min 48s.但青岛地区日偏食对GPS...     

GNSS PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量

为实现高精度远海水深测量潮位改正,基于GNSS/INS组合系统开展了远海多波束无验潮水深测量方法研究,并给出了无验潮水深测量基本原理及实施技术流程。结合GNSS/INS组合形式及滤波原理,分别探讨了在GNSS有效和失效状态下PPP/INS松组合与紧组合的性能差异。以PPP/INS紧组合解算结果为基础进行无验潮水深测量改正,并与传统预报潮位改正方法进行了对比,经试验验证,基于PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量准确度可达0.14 m,并有效消除了动态吃水影响,在典型水深断面处的水深测量准确度明显优于预报潮位改正模式。