利用独立成分分析法研究新疆地区陆地水储量及其地壳垂向变化

中国新疆地区水文气候变化复杂,其水储量变化及其负荷形变特征的精确提取极为重要。采用卫星重力数据GRACE(gravity recovery and climate experiment）反演新疆地区2010—2014年陆地水储量变化,利用独立成分分析法（independent component analysis,ICA）分解时空模式,提取时空特征信号。在此基础上,反演陆地水负荷迁移引起的地壳垂向变化,引入重力位系数与负荷勒夫数一阶项改正,回加非潮汐大气与海洋信号,结合尺度因子法校正GRACE反演结果,引入全球降水气候计划月降水资料分析形变影响,将其与测区12座连续运行参考站形变位移进行定量比较,重点分析各测站陆地水负荷信号与全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）垂直位移的相关关系。结果表明,经ICA方法分解的新疆地区陆地水储量呈现多时间尺度特征,表现为明显的周年与长期变化;周年信号在西部帕米尔高原附近尤为显著;长期变化以逐年减少为主,在乌鲁木齐西部、天山一带信号较强;总体上,陆地水负荷垂直形变的时间序列波动幅度相对较小,幅值...     

测高重力内区效应的推导与计算

为了提高测高重力恢复计算的精度,本文利用新方法计算沿轨测高垂线偏差分量,并在对逆Vening Meinesz公式的FFT算法进行分析的基础上导出了内区效应的计算公式.结果证明内区效应与逆Vening Meinesz公式奇异区内垂线偏差分量的梯度及奇异区面积的大小有关,与重力异常计算点及其附近的奇异区内的垂线偏差无直接关系.最后利用ERS_1卫星测高数据,根据本文提出的方法计算垂线偏差分量,采用本文导出的内区效应公式计算了北大西洋6°×6°区域内区效应对测高重力结果的影响.     

基于Grace月重力场模型的稳态地球重力场模型分析

基于106个月的Grace（gravity recovery and climate experiment）月重力场模型（120阶次）,消除了月重力场的月、季度及年度变化,得到了稳态的地球重力场模型（Grace_sta）。在2～120阶次之间,Grace_sta与已有高阶重力场EGM2008及EGM96三个模型的阶方差是一致的。在2～100阶次之间,Grace_sta模型误差阶方差要小于EGM2008与EGM96误差阶方差。在全球范围内,Grace_sta重力场的大地水准面与EGM2008相应阶次的大地水准面标准差约为3cm,与EGM96模型大地水准面差异则高达52cm。结果表明,Grace_sta足可以取代EGM2008重力场模型2～100阶次的低阶部分,新得到的稳态重力场模型可为海面地形分析提供了可靠的参考场。     

海岛岸线遥感立体测图精细测量方法

提出了一种海岛岸线遥感测图精细测量新方法,该方法直接基于理论定义的海岸线,利用航空影像瞬时水涯线数据在立体测图环境中提取瞬时水位高程;利用海岛周边精密海潮模型和瞬时水位高程推算海岛岸线高程;最后依据海岛岸线高程,采用立体测图方法测制海岛岸线的平面位置。该方法确保了海岛岸线成果的唯一性和连续性,适合大比例尺的大陆海岸线和海岛岸线测量。测试结果显示,在较高精度海潮模型和海面地形支持下,海岛岸线高程精度优于0.2 m,可满足1：2000测图要求。     

固体潮对三峡地区地壳垂直形变和重力变化的影响分析

利用IERS协议上的方法和DE405星历文件,基于三峡地区CORS站和重力台站位置,计算了从2011年到2015年6月固体潮每2 h对三峡地区地壳垂直形变和重力变化的影响,并计算了2012年12月14日大潮期间固体潮影响分布。研究发现,三峡地区固体潮有很强的周期性,存在半月和半年的长周期、一天和半天的短周期。三峡地区农历每月月中和月底前后有2次大潮,月中和月底的大潮潮差相差约1/4;每年冬季（月球赤纬28°36',约11、12、1月）和夏季（约5、6、7月,太阳高度角接近最大）大潮潮差大,春季和秋季大潮潮差小。大地高最大潮高0.346 m,最低潮高-0.190 m（参考历元2000.0）;固体潮对重力与对垂直形变影响异相,最大值110 μGal,最小值-200 μGal。区域固体潮呈明显的条带分布,固体潮对垂直形变与重力变化影响的增减方向相反。本文的研究成果可用于CORS站、重力台站的固体潮影响分析,为局部固体潮相关研究提供参考。     

基于Gauss-Listing大地水准面定义的地球重力场模型评价方法

提出一种基于Gauss-Listing大地水准面经典定义的地球重力场模型评价方法。该方法依据经典大地水准面为重力等位面的特性,选取某大地水准面为参考面,计算不同地球重力场模型在该参考面上的重力位标准差,以此作为不同模型相对优劣的评价指标。利用该方法对不同地球重力场模型以及同一重力场模型在不同区域的精度进行评价,结果表明,EGM96模型、 OSU91A模型的大地水准面精度分别为±11.1 cm、±14.3 cm,EGM2008模型、EIGEN-6C4模型分别为±8.8 cm、±8.9 cm,说明后2个模型的精度相当,且优于前2个模型。该模型评价方法的研究结果显示,对于某全球大地水准面,EGM2008模型和EIGEN-6C4模型的大地水准面精度分别为±11.3 cm和±14.1 cm,即在cm级精度上EGM2008模型略优。     

基于矩谐分析的航空重力向下延拓

提出基于矩谐分析的航空重力向下延拓方法,以重力扰动作为基本观测值,给出基于矩谐分析的向下延拓模型和算法。利用EGM2008重力位模型设计模拟数值试验,对比研究矩谐分析、直接法和基于广义岭估计的逆泊松积分法,分别采用这3种方法将飞行高度处含高斯白噪声的2.5′×2.5′重力扰动向下延拓至大地水准面,与真实值作外部检验。数值比较结果表明:矩谐分析在延拓精度、稳定性和边界效应等方面都要优于直接法和基于广义岭估计的逆泊松积分法,能取得良好的向下延拓效果。     

大气负荷对新疆地区地壳形变和地面重力变化的影响

基于ECMWF全球大气模型和中国地面气候资料日值数据集中新疆及周边的气象站气压数据,根据弹性地壳形变理论,采用移去-恢复法,利用负荷格林函数法和球谐函数法,计算新疆及周边区域2011～2015年大气负荷变化对地壳垂直、水平形变的影响,同时采用大气导纳方法计算大气变化对地面重力的影响。结果表明,大气负荷对新疆地区垂直形变的影响达到cm级,对地面重力的影响可达10μGal;大气负荷影响具有明显的季节性。     

关于海洋垂直基准的讨论

提出以平均海面作为基本海洋垂直基准的思想，讨论了现有基准定义的意义，及水深在椭球面基准，大地水准面基准，国家高程基准，平均海面基准与海图深度基准下表示的关系，给出一种海洋测量深度的归算方案。     

最小二乘水位拟合法的应用优化设置

基于最小二乘水位拟合模型参数的时变性及其规律,分析指出模型参数求解的最佳同步时长与潮汐类型相关,按半日潮、混合潮、全日潮类型应分别取略大于6h、10h、12h。分析了参数在一定精度下能延续使用的时长,即参数的时效性问题,统计分析表明:在保证精度的前提下,模型参数可延续使用同步时长的约一半,可显著提高运行效率。