时间跨度对GPS坐标时间序列噪声模型估计影响分析

文中介绍GPS坐标时间序列模型,并给出GPS噪声模型种类、估计方法及最佳噪声模型评价准则。选取来自IGS08的24个IGS核心站的时间序列作为数据基础,对不同时间跨度的时间序列噪声模型进行定量分析,探讨其随着时间变化的演化规律。结果表明:当时间序列长度较短时,噪声模型的不确定性较大,而12.5a以上时间跨度的噪声模型趋于稳定且主要表现为闪烁噪声加白噪声的组合噪声模型;大跨度时间序列中噪声的长周期分量变得显著。     

Background studies for acoustic neutrino detection at the South Pole

The detection of acoustic signals from ultra-high energy neutrino interactions is a promising method to measure the flux of cosmogenic neutrinos expected on Earth. The energy threshold for this process depends strongly on the absolute noise level in the target material. The South Pole Acoustic Test Setup (SPATS), deployed in the upper part of four boreholes of the IceCube Neutrino Observatory, has monitored the noise in Antarctic ice at the geographic South Pole for more than two years down to 500 m depth. The noise is very stable and Gaussian distributed. Lacking an in situ calibration up to now, laboratory measurements have been used to estimate the absolute noise level in the 10-50 kHz frequency range to be smaller than 20 mPa. Using a threshold trigger, sensors of the South Pole Acoustic Test Setup registered acoustic events in the IceCube detector volume and its vicinity. Acoustic signals from refreezing IceCube holes and from anthropogenic sources have been used to test the localization of acoustic events. An upper limit on the neutrino flux at energies E_ν > 10¹¹ GeV is derived from acoustic data taken over eight months.     

Seismic constraints on rock damaging related to a failing mountain peak: the Hochvogel,Allgäu

Large rock slope failures play a pivotal role in long-term landscape evolution and are a major concern in land use planning and hazard aspects. While the failure phase and the time immediately prior to failure are increasingly well studied, the nature of the preparation phase remains enigmatic. This knowledge gap is due, to a large degree, to difficulties associated with instrumenting high mountain terrain and the local nature of classic monitoring methods, which does not allow integral observation of large rock volumes. Here, we analyse data from a small network of up to seven seismic sensors installed during July–October 2018 (with 43 days of data loss) at the summit of the Hochvogel, a 2592 m high Alpine peak. We develop proxy time series indicative of cyclic and progressive changes of the summit. Modal analysis, horizontal-to-vertical spectral ratio data and end-member modelling analysis reveal diurnal cycles of increasing and decreasing coupling stiffness of a 260,000 m³ large, instable rock volume, due to thermal forcing. Relative seismic wave velocity changes also indicate diurnal accumulation and release of stress within the rock mass. At longer time scales, there is a systematic superimposed pattern of stress increased over multiple days and episodic stress release within a few days, expressed in an increased emission of short seismic pulses indicative of rock cracking. Our data provide essential first order information on the development of large-scale slope instabilities towards catastrophic failure. © 2020 The Authors. Earth Surface Processes and Landforms published by John Wiley & Sons Ltd.     

时间域航空电磁系统探测深度研究

时间域航空电磁系统探测深度与采样时间、发射磁矩、大地电导率、仪器背景噪声和灵敏度等诸多因素相关。本文基于时间域航空电磁一维正演对时间域航空电磁系统探测深度进行研究。正演算法从麦克斯韦方程出发,结合准静态近似条件,得到一维层状介质上空中心回线频率域电磁场响应的垂直分量,并采用汉克尔积分进行计算,进而通过时-频变换获得时间域电磁场响应。探测深度研究参考仪器背景噪声水平,通过设定最小可识别信号阈值（本文设定为系统背景噪声三倍）获取最大可探测分离时间,进而利用该分离时间结合平均电导率求取最大探测深度。最后本文以VTEM系统为例,对不同层状介质模型以及不同发射磁矩、背景噪声、发射脉宽和飞行高度下的时间域航空电磁系统最大探测深度进行分析和讨论。     

日照万平口沙滩质量评价及“蓝旗沙滩”建设建议

沙滩质量评价是有效的沙滩管理工具。“蓝旗”标准是目前世界上认可度最高的沙滩评价标准。文章基于“蓝旗”标准,根据国内外已有沙滩质量评价体系,结合实地调研和问卷调查,构建适用于万平口沙滩的质量评价体系。评价结果表明：(1)万平口环境因素、安全与教育和环境管理准则层评价结果均为良好,社会因素准则层达到优质等级,说明万平口风景区作为旅游地,其气候条件适宜,服务水平和安全及教育水平都较为发达。(2）万平口沙滩的自然条件本底优良,是最能体现日照“蓝天、碧海、金沙滩”的特色景区。但由于自然及人为因素造成的沙滩侵蚀退化现象严重,影响了沙滩的可持续发展。根据评价结果及万平口与“蓝旗沙滩”的对比差异,认为万平口建设“蓝旗沙滩”,需要完善景区水质监测、加强景区内及周边环境管理、重视沙滩养护、完善基础设施的投放、进一步提高景区的服务水平、重视景区内安全保障及加强景区的宣传,提高公众对“蓝旗”的认知度。     

中国沿海海洋站GNSS坐标时间序列噪声模型的建立与分析

选取中国沿海海洋站中与验潮室并址的22个GNSS基准站近9 a的观测资料,利用最大似然估计法分析各站时间序列的噪声特性,建立最优噪声模型;然后顾及有色噪声,利用最优噪声模型估计测站速度,并与纯白噪声模型和GLOBK获取的速度及误差进行对比分析。结果表明：1）沿海海洋站的GNSS时间序列均含有有色噪声,各分量的噪声特性不完全一致,E方向和U分量均以白噪声+闪烁噪声为主,N分量以白噪声+闪烁噪声和白噪声+一阶马尔科夫噪声+随机漫步噪声为主。2）全国沿海3个海区N、E分量的白噪声和闪烁噪声基本呈现越往南噪声越大的规律,南海海区U分量的白噪声和闪烁噪声最大。3）顾及有色噪声的速度中误差是仅考虑白噪声和GLOBK估计的速度中误差估计值的5～10倍,这种差异比内陆观测站的要大。4）在对海洋站GNSS时间序列进行速度分析时,为获取正确的速度值,应该先准确判断噪声的类型,再顾及有色噪声的影响估计测站速度。     

一种削弱信噪混叠的EMD降噪方法

针对经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)降噪过程中存在信号与噪声模态混叠及直接将分界本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量归入高频噪声造成真实信号被“湮没”等问题,提出一种改进的EMD降噪方法。该方法将经EMD得到的第2个IMF分量至分界IMF分量进行重构,对重构信号进行下一次EMD,获取其中的“真实”信号,多次重复此操作,最后将所有获得的低频信号累加,从而达到降噪的目的。利用2种模拟数据和1种GPS实测高程数据进行实验,模拟数据与实测数据采用不同的评价指标评价降噪效果,结果表明,改进的EMD方法较传统EMD方法降噪效果更佳,验证了该方法的可靠性。     

基于空间几何原理的北斗三频IF-PPP建模和验证

利用空间几何原理推导三频消电离层参数和最小噪声直线空间表达式,采用5个静态观测站和1组实测跑车北斗三频观测数据,对比分析北斗三频消电离层模型与双频消电离层模型PPP精度和收敛速度。结果表明,静态条件下,三频PPP的位置误差为3.75 cm,标准差为2.06 cm,收敛时间为109.6 min,较双频PPP性能分别提升22.3%、19.8%、22.1%;动态条件下,三频PPP的位置误差为15.21 cm,标准差为12.89 cm,较双频PPP性能分别提升42.4%和26.8%,且收敛速度也更优。     

北斗新一代试验星观测数据质量分析

5颗北斗新一代试验星搭载了包括B1C、B2a和B2b的诸多新体制民用信号,并且为了与北斗区域系统平稳过渡而搭载了B1I和B3I两个旧体制信号。采集了来自国内的6个监测站7 d的试验星观测数据,针对信号载噪比和码伪距多路径偏差分析了新一代试验星观测数据质量。结果表明,新一代试验星信号的各项指标整体较北斗区域系统卫星更好。前者载噪比较高,虽然仍发现了部分测站数据微小的多路径波动,但通过实时相位平滑伪距的方法可以很好地消除之;新一代试验星上B3I与B1I频点的载噪比最大,B2a和B2b次之,B1C的载噪比最小,且不同测站的观测结果存在明显差异;新一代试验星各频点的MP基本相同,但B2a、B2b和B3I频点MP的RMS明显小于B1I和B1C频点的结果。     

基于图像局部均值标准差算法的沥青路面裂缝检测

通过分析沥青路面的特性,本文提出了一种适用于沥青路面裂缝检测的图像处理算法。通过计算图像局部像素均值、横向与纵向相邻局部像素均值的均值以及两均值的标准差,结合滤波以及基于像片晒相原理的匀光操作来抑制图像背景的噪声出现,缓解灰度不均匀现象,突出沥青裂缝特征。采用分块图像处理方案,实现路面影像的裂缝提取。实验结果表明,本算法对裂缝线性特征敏感,检测效果较好。