GPS坐标时间序列分析研究

近20年来,以GPS为代表的空间大地测量技术观测精度不断提高,已累积了丰富的、高精度、全球覆盖的坐标时间序列数据。这些数据为研究不同时空尺度下的各类地球物理现象提供了重要的数据支撑和大地测量几何约束。然而,由于GPS坐标时间序列中同时包含了各类“信号”和“噪声”,而且噪声来源复杂,信号类型多样,水平和高程分量上信号与噪声的表现形式差异较大。如何从原始序列中提取可靠的“信号”、分离出“误差”是目前地学界研究的热点和难点之一。     

基于超导重力仪和宽频带数字地震仪的地球自由振荡信号探测

利用2010年智利MW8.8地震的震源机制解模拟解算该地震激发的自由振荡信号,将模拟信号与拉萨台超导重力仪（SG）和宽频带数字地震仪的观测结果进行对比分析。结果表明,在0.3~1.0 mHz频段,超导重力仪观测到的自由振荡信号具有较高信噪比,且可捕捉到谱峰分裂信号。在1.0~5.0 mHz频段,超导重力仪和宽频带数字地震仪观测到的自由振荡信号的频率与理论值偏差均小于0.214%。超导重力仪选用的时间段越长,其与理论计算值的平均偏差越小,当采用的时间序列达到80 h,观测值与理论值的平均偏差为7.715%。当数据长度大于40 h,超导重力仪观测效果明显优于宽频带数字地震仪。2种仪器的观测值与理论值的对比可充分体现超导重力仪的低频性和稳定性,超导重力仪比宽频带数字地震仪在探测地球自由振荡信号方面,尤其是在低频信号方面具有较大优势。     

顾及空间相关性的遥感影像信息量的度量方法

提出了一种结合信息论与地学统计法的遥感影像信息量计算的方法。此方法基于遥感影像加性噪声模型和互信息上界的计算原理,同时考虑了噪声和空间相关性等影响遥感影像信息量的因素,适于计算具有稳健空间相关性、不同地物类型的光学影像的信息含量。利用Landsat TM影像子集,分别计算了城市、农田、山地3种不同地物类型的影像信息量。结果表明,城市含有最大的信息量,同时影像信息量与影像方差呈对数正相关关系。     

一种高Q值单频水声信号放大提取电路的设计

针对水声信号所处环境复杂、背景噪声源多的特点,提出了一种基于JFET的超低噪音放大电路,该电路选用两片低噪音的场效应管2SK170作为第一级放大器件,经过CR高通滤波连接到同相放大电路,整体电路增益可达70dB;为进一步提升接收信号信噪比,结合双T滤波器特点优化设计出一种高Q值选频电路;通过Multisim14仿真表明,设计的电路在1 Hz处的电压噪声密度仅为2.4 nV/Hz^0.5,滤波器Q值可达25.6,结合实际电路测试结果表明,设计的电路能够满足水声测量要求。     

GOCE卫星重力梯度数据反演重力场的滤波器设计与比较分析

地球重力场和海洋环流探测（gravity field and steady-state ocean circulation explorer,GOCE）卫星重力梯度数据有色噪声和低频系统误差的滤波处理是反演高精度地球重力场的一个关键问题。针对GOCE卫星重力梯度数据的滤波处理,基于移动平均（moving average,MA）方法和CPR(circle per revolution)经验参数方法设计了两类低频系统误差滤波器,并分别将这两类滤波器与基于自回归移动平均（auto-regressive and moving average,ARMA）模型设计的有色噪声滤波器组合起来形成级联滤波器。为了分析滤波器处理的实际效果,基于空域最小二乘法采用70 d的GOCE观测数据,并联合重力恢复与气候实验（gravity recovery and climate experiment,GRACE）数据分别反演了224阶次的重力场模型GOGR-MA(MA+ARMA级联滤波)和GOGR-CPR(CPR+ARMA级联滤波)。将反演模型与采用同期数据求解的第一代GOCE系列模型及GOCE和GRACE联合模...     

宽频带流动地震台站中地震计浅井式安装研究

在井下地震观测中,各种地表背景噪声具有显著衰减作用,针对中国地震科学台阵现有大量非专用浅井式设计的Guralp CMG系列地震计,以及目前多个新获批项目在高背景噪声区域的观测需求,设计一种野外实用浅井观测方式,在北京国家地球观象台进行不同深度、不同井壁材质的观测对比实验,分析研究观测数据的背景噪声功率谱密度,结果表明,随着浅井深度的增加,地震背景噪声在垂直、水平向得到改善,改善程度随频率变化有所不同。分析认为,在华北现有地质环境下,6 m浅井是较为经济的观测方式,性价比高、占地小、施工简便,可用于后续多个项目的宽频带流动地震台阵观测。     

连续GPS观测中的相关噪声分析

分析了中国地壳运动观测网络GPS基准站位置时间序列中相关噪声的特性.利用最大似然估计反演了幂指数噪声的谱指数;考察了多种噪声模型,发现除闪烁噪声之外,约50%台站的东分量中的相关噪声可用"随机漫步噪声+一阶高斯-马尔可夫噪声"模型来描述,与其它分析机构产出的全球解并不一致,显示出处理策略的不同能够造成相关噪声的差异.白噪声和闪烁噪声的大小存在明显的地理分异,东南沿海台站的噪声要大于西北内陆台站.考虑相关噪声时,各站的速率估计方差要增大一个数量级以上,水平分量多在1mm/a以内,而垂向分量则较大.     

Analysis on the noises from continuously monitoring GPS sites

In this paper,we analyze the time series of site coordinates of 27 continuously monitoring GPS sites covered bythe Crustal Movement Observation Network of China over the whole country.The data are obtained in the periodfrom the beginning of the observation to the November of 2005.On the basis of data processing,we analyze thepower spectrum density of coordinate component noise at each site and calculate the spectral indexes manifestingthe noise property of each component.The spectral indexes indicate that for most sites,the noise of time series ofeach coordinate component can be addressed by the model of white noise flicker noise;and for a small amountof sites,it can be described by the model of white noise flicker noise random walk noise.We also quantita-tively estimate each noise component in the model by using the criterion of maximum likelihood estimation.Theresult shows that the white noise in the time series of GPS site coordinates does not constitute the main part ofnoise.Therefore,the error estimation of site movement parameters is usually too small,or too optimistic if weconsider the white noise only.Correspondingly,if this factor is not fully considered in explaining these movementparameters,it might mislead the readers.     

一种差分进化BM3D硬阈值参数的遥感影像去噪方法

针对遥感影像高斯白噪声去噪的问题,本文首先利用差分进化(DE)优化三维块匹配(BM3D)中的硬阈值变换参数(参数包括块距离阈值和三维变换域硬阈值参数);然后使用优化的BM3D算法消除影像中高斯白噪声,以峰值信噪比(PSNR)、结构相似度(SSIM)和边缘保留指数(EPI))作为评价指标。试验结果表明,在噪声密度不同情况下,融合算法的PSNR、SSIM和EPI均有所提升,尤其EPI相较于BM3D算法提高约2%。整体上,融合算法的遥感影像高斯白噪声的去噪效果优于单一BM3D算法。