星基并置轨道配置对地球自转参数解算的影响

为了进一步研究全球卫星导航系统(GNSS)和卫星激光测距(SLR)低轨卫星(LEO)星基并置对于地球自转参数(ERP)解算的贡献,综合评估星基并置轨道配置和空间连接误差对地球自转参数解算的影响:通过仿真实验,联合地面全球定位系统(GPS)、低轨卫星星载GPS,以及低轨卫星激光测距观测数据,分析低轨卫星轨道配置、空间连接误差对地球自转参数解算精度的影响。结果表明,ERP的估计精度受低轨星基并置站的轨道高度和倾角影响较为明显;相比于低轨道、低倾角卫星,高轨道、高倾角卫星对于极移参数的解算精度提升效果更为显著,这主要是得益于该轨道配置可提供更多的SLR观测数据;此外,空间连接误差分析结果表明,ERP对于低轨卫星SLR棱镜质心改正的误差更加敏感,特别是在Z向,2 cm的Z向SLR棱镜质心改正误差可使得极移X分量和Y分量的估计精度分别下降24%和14%。

定量研究地球轨道参数和温室气体浓度变化对中全新世气候的影响

依据最新的古气候耦合模式比较计划(PMIP4)协议,利用完全耦合的气候模式CESM1.0,研究中全新世与工业革命前气候的差异,量化地球轨道参数(ORB)和温室气体(GHG)对中全新世气候变化的影响。3个模拟试验结果表明,与工业革命前相比,中全新世北半球高纬度地区气候偏温,全球其他地区气候偏冷,北半球大部分地区更湿润,南半球则较为干燥;ORB导致全球中高纬度地区升温,GHG在降低全球气温和减少中高纬度地区降水方面发挥作用;这种差异引起大气和海洋环流的变化,导致地球经向热量输送的差异;就总经向热量输送的变化范围而言,ORB对气候的影响大约是GHG的5倍。研究结果对深入了解中全新世气候及其对不同外部强迫的响应有积极意义。

不同组合模型的地球自转参数预报对比

以最小二乘法、小波去噪、小波神经网络和BP神经网络为基础,构建9种地球自转参数预报模型,并进行30 d短周期预报。结果表明,对于极移预报,基于BP神经网络的地球自转参数预报模型效果不佳,RMSE均大于1.5 mas;最小二乘与小波神经网络组合模型的预报效果最好,RMSE小于1.3 mas。对于日长变化预报,最小二乘与小波神经网络组合模型的预报效果不佳,RMSE均大于0.18 ms;小波神经网络预报模型预报效果最好,RMSE为0.07 ms。

基于CONT观测资料解算地球自转参数精度分析

为比较不同时段和不同技术解算地球自转参数的差异,基于CONT08、CONT11、CONT14、CONT17和IVS-R1/R4定期观测的2008年、2011年、2014年、2017年数据进行地球自转参数解算。同时,利用与CONT观测同时段的GPS数据参与解算,并以IERS提供的EOP14 C04序列作为参考值进行精度评定。结果表明,CONT17与其他3组CONT观测值相比具有更高的极移解算精度,精度提升约40%,但UT1-UTC精度基本处于同一水平;CONT观测比其他类型VLBI观测数据具有更突出的优势,如极移精度提升约30%,UT1-UTC精度提升约45%;VLBI和GPS观测技术比较显示,前者在解算UT1-UTC上更占优势,而后者在解算极移上更占优势。

地球自转参数预报误差对天文测量影响的分析

由于地球自转参数(ERP)的滞后性,目前主要使用国际地球自转和参考服务IERS发布的Bulletin A(简称A公报)预报值进行解算,ERP预报误差对于天文测量的影响目前缺少系统的研究。为此,本文选取IERS 2015—2021近7年A公报的ERP参数对其长期预报及不同时间跨度预报误差分析,并以某站数字天顶望远镜观测结果为例,分析了ERP预报误差对于天文测量的影响。结果表明,随着时间的增加,预报精度越来越差,对于极移参数,1年跨度的预报误差值达到了0.021 as,预报误差对天文经、纬度及方位角的影响分别为0.045 as、0.041 as和0.042 as,完全满足一等天文测量的精度要求;而UT1-UTC预报精度是限制A公报精度的主要因素,60天UT1-UTC的预报误差值已达到了0.007 s,对天文经度的影响达到了0.379 as,已超出一等天文测量的精度要求。为了满足一等天文测量的要求,选取UT1-UTC预报值时,其时间跨度最大为40 d。

地球定向参数预报误差及其对北斗三号卫星定轨精度的影响

地球定向参数(Earth orientation parameters,EOP)是地球参考系到地心天球参考系之间转换的桥梁,是卫星精密定轨过程中不可缺少的重要参数。以国际地球自转服务(International Earth Rotation Service,IERS)和中国科学院上海天文台(Shanghai Astronomical Observatory,SHAO)提供的EOP参数为例,分析了北斗三号仅区域网观测模式和星地星间联合观测模式下的定轨精度与EOP预报误差间的关系。研究表明,对于IERS提供的产品,其预报误差对仅区域站定轨模式的定轨精度影响较小,但是其10 d内的预报误差对星地星间联合定轨模式定轨精度的影响可达到分米级。对于SHAO提供的产品,两种定轨模式的定轨精度均随着EOP预报天数的增大而逐渐衰减。除此之外,不同产品的星地星间联合定轨模式下定轨精度均小于仅区域网监测下的定轨模式下的定轨精度,表明星间链路的加入可以降低卫星定轨对EOP预报误差的依赖。该研究对区域观测条件下的卫星精密定轨工程实现具有重要意义。

GNSS广播ERP参数评估

中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)、美国GPS、日本准天顶卫星系统(Quasi-Zenith Satellite System,QZSS)、印度区域导航卫星系统(Indian Regional Navigation Satellite System,IRNSS)等系统在导航电文中播发了地球自转参数(earth rotation parameter,ERP),即极移和世界时(Universal Time,UT)-协调世界时(Universal Time Coordinated,UTC)(ΔUT1).广播ERP主要用于需要在地球参考系和惯性参考系之间转换的GNSS星载应用,如卫星精密定轨、地月导航等.通过国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)收集了BDS、GPS、QZSS、IRNSS的广播ERP数据,评估了各GNSS的广播ERP不连续性,得到GPS和IRNSS的极移不连续性为0.9~1.4 mas,ΔUT1不连续性约为0.2 ms;QZSS的极移不连续性约为0.1 mas,ΔUT1不连续性约为0.02 ms;BDS的极移不连续性约为4.5 mas,ΔUT1不连续性约为1.3 ms.通过与国际地球自转和参考系服务(International Earth Rotation Service,IERS)14C04序列比较显示,QZSS极移误差约为0.6 mas,ΔUT1误差约为0.27 ms;GPS和IRNSS的极移误差约为2.4 mas,对于ΔUT1,GPS误差约为0.36 ms,IRNSS的ΔUT1误差相差较大,约为10.47 ms;由于更新间隔较长,BDS极移误差约为6 mas,ΔUT1误差约为1.2 ms;与GPS相比,BDS极移与ΔUT1误差分别差了近1.5倍和2.5倍.

几种改进的地球自转参数预报方法

地球的自转运动可通过极移、日长变化、岁差及章动来描述,上述参数称为地球定向参数(earth orientation parameter,EOP)。EOP包含了丰富的地球动力学信息,在卫星定轨、宇宙飞船跟踪、天文动力学、深空探测等领域有着非常重要的应用。受限于复杂的数据处理过程,空间大地测量技术获取的地球定向参数存在几小时甚至几天的滞后,然而某些实际应用需要实时获取地球定向参数数据,因此地球定向参数的预报研究具有重要的理论和实用价值。

融合多类卫星GNSS/SLR数据的精密轨道确定及大地测量参数解算

卫星激光测距(SLR)技术是目前唯一能直接给出无模糊度亚厘米级站星距离观测值的空间大地测量技术,与GNSS技术均在卫星精密轨道确定(POD)、精确测定地球自转参数(ERP)、建立与维持高精度地球参考框架、测定与精化地球重力场模型等科学研究中发挥了举足轻重的作用。

Sr/Y和La/Yb:定量评估斑岩铜矿床含矿岩浆形成深度的有效参数

斑岩铜矿的形成与含矿岩浆的起源深度或者地壳厚度有着密切的联系,数字重建地质历史时期俯冲带岩浆弧地壳厚度变化,对建立斑岩铜矿的成矿理论具有重要的启示意义。先前的研究表明现代岛弧火山岩的一些全岩地球化学参数(Sr/Y,La/Yb)与地壳厚度之间存在显著的关联,并且在大量数据统计分析基础上建立了可信的拟合函数模型。本文详细描述了这些参数与地壳厚度的关联,并讨论了该参数在重建地质历史时期俯冲型造山带地壳厚度的优势。

用测井信息获取烃源岩的地球化学参数研究

由于烃源岩中含有有机质 ,所以它比其它含较少甚至不含有机质的沉积岩在声波时差测井、密度测井和电阻率测井中有一定的差别 ,而且有机质含量的多少与这种差别存在一定的相关性。在对济阳坳陷烃源岩地质地球化学深入研究的基础上 ,利用这种关系建立了用声波测井、电阻率测井和密度测井的数学模型来定量计算烃源岩有机碳含量的一种改进方法 ;并利用胜利油区大量的分析化验资料 ,建立了Tmax、Ro 等与深度的关系 ;同时还建立了S2 与TOC之间的数学关系 ,并计算出氢指数 ,运用Tmax与氢指数划分干酪根类型图版 ,从而可以获得烃源岩干酪根类型。用该方法计算出烃源岩的TOC、S2 、成熟度、干酷根类型等参数与实验室分析化验出的数值具有较好的一致性 (相关系数均在 85 %以上 )。

地球极移参数高精度双差分LS+AR预报方法研究

提出基于双差分最小二乘LS+AR模型的高精度极移参数预报方法。首先,对极移数据进行双差分处理,用以增强数据平稳性,获取差分极移数据,并采用LS方法对差分极移数据进行拟合,获取极移残差数据;其次,利用AR模型对极移残差数据进行预报;然后,综合LS外推预报值与AR模型预报值获取差分极移预报值;最后,对差分极移预报结果进行逆双差分处理,获取高精度的极移预报值。将该方法应用于实际极移参数预报中,结果表明,1d的极移X分量(PMX)预报精度优于0.25mas,极移Y分量(PMY)预报精度优于0.2mas。将该预报结果与国际EOP_PCC预报结果对比表明,极移短期预报精度与EOP_PCC预报结果相当,1d的预报精度略优于EOP_PCC预报结果。

渤海浅部储层沉积微相与地球物理参数关系的研究

渤海浅层油气田以上第三系明化镇组下段河流相地层为主 ,沉积环境横向变化剧烈 ,储层横向预测难度大 ,文章针对这一问题进行了研究。对两个有代表性的渤海浅层油气田的 4 0多口钻井的测井和地震资料进行了综合研究 ,建立了研究区河流相的沉积体系 ,划分了沉积微相的类型 ,确立了主要沉积微相的地质相、测井相及地震相特征和识别标志 ;在精细划分沉积相的基础上 ,研究了主要河流沉积微相类型与地层速度密度和波阻抗的关系。研究发现 ,本区沉积微相对某些地球物理参数有明显控制作用 ,统计拟合的主要沉积微相和速度密度及波阻抗随深度的变化曲线符合二次曲线的变化规律 ,文章给出了相应的数学表达式 ;本区 85 %的油气储层为边滩砂体 ,在明化镇组下段的不同深度上边滩的波阻抗和密度与其他微相有明显差别 ,故利用这一规律对地震反演的波阻抗或密度资料做进一步处理 ,可将边滩砂体单一提取出来 。

MM5对末次盛冰期中国气候的模拟研究Ⅰ:CO_2和地球轨道参数的影响

通过模式结果与实况资料和地质记录对比,表明模式系统可以较好地模拟现代气候状况和末次盛冰期气候的变化,特别是降水的变化与地质记录符合得较好。在末次盛冰期和现代气候状况下地球轨道参数的变化对中国地区年平均温度的影响很小,但对不同季节温度变化的作用不同。冬季气温的变化比较显著,不能忽略。CO2浓度在末次盛冰期最低,其混合比为200×10-6,这使得气温降低。CO2的作用也存在明显的季节和区域特征。冬季其影响最大;但夏季其作用较小,甚至出现CO2浓度减少温度增加的现象。产生增温现象的原因是云量发生了变化,使到达地面的太阳辐射增加。这个结果表明云在气候变化中,可能起着非常重要的作用,甚至可以影响某时段和区域温度等要素变化的方向。青藏高原地区对这两个辐射因子变化的响应与中国其他地区相比偏小,原因是该地区的云量高于其他地区。相对现代气候,末次盛冰期地球轨道参数变化对气候的影响小于CO2的作用。但相对于末次盛冰期气候的变化,这两个因子的贡献都是比较小的。CO2对末次盛冰期年平均温度变化的贡献大约为3%—10%。此外,现代和末次盛冰期气候背景下,CO2的作用相同。

非圆轨道GPS/LEO掩星反演地球大气参数的算法及讨论

在非圆轨道GPS和LEO卫星条件下,给出一种较为直接的GPS/LEO掩星反演地球大气参数技术中弯曲角序列的迭代算法,并在理论上对该迭代法的收敛性进行了严格的数学证明。利用GPS掩星反演模拟程序,定量估算了卫星圆轨道假设对GPS/LEO掩星反演地球大气参数的影响,并验证了在非圆轨道条件下各种迭代法的一致性。指出了文献中给出的级数展开迭代算法的不足之处。

测站数目和观测弧段对GPS解算地球自转参数的影响分析

应用GPS技术解算ERP参数时,其精度受到测站的选取、网形结构等因素的影响。针对该问题,利用全球IGS站的GPS数据并采用控制变量法,依次分析了不同测站数目、不同观测弧段长度等因素对解算ERP参数的影响。研究发现,这两种因素对解算ERP参数有较大影响,应当根据不同的测站数目选取相应的观测弧段长度,才能达到最佳的解算效率和解算精度。

用GPS观测资料解算地球自转参数的方法及影响因素分析

研究利用GPS观测资料解算ERP参数的方法。首先,利用全球近100个均匀分布、站址稳定的IGS测站的GPS观测数据解算地球自转参数,并将其与IGS相应产品进行比较,结果显示该解算方案可靠。其次,从实验数据和数理表示方面分析ERP参数解算过程中的轨道约束方案、先验ERP信息、站坐标数量对解算精度的影响,给出一些提高ERP参数解算精度的建议:对ECOM光压模型9参数中径、法向(D、Y)4个周期项采取相对宽松约束、随机脉冲参数采取紧约束,解算效果更佳;降低ERP先验信息对解算精度的影响,重点在于提高UT1-UTC的预报值精度;利用100个跟踪站数据解算,可达到解算效率和解算质量均最佳的效果。

基于地球化学参数的海底沉积物端元定量判识方法研究 Ⅰ.分离沉积物端元的最优斜交成分因子算法

系统介绍“分离沉积物端元的最优斜交成分因子算法”，此算法包括主成分分析、因子得分成分化和最优斜交变换三部分．此算法可获得成分化的非负的斜交因子得分，弥补了Ｑ型因子分析仅能用于样品间的相互关系及样品的分类研究，而不能胜任海底沉积物端元物质分离工作之不足．方法适合于沉积物物源端元定量分离工作．将此方法应用于冲绳海槽海底表层样，成功地分离出长江陆源物质．此方法同样适合于诸如岩石、水体、土壤污染等混合过程的端元定量分离工作．

湖相泥页岩地球化学参数测井计算方法及应用——以沾化凹陷渤南洼陷沙三下亚段为例

地球化学指标是烃源岩及非常规页岩储层研究的重要参数,该类型参数对烃源岩的生烃潜力评估及储层有效性评价均具有重要意义。采用Passey经典公式计算济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷沙三下亚段(E s_3)湖相泥页岩地层总有机碳含量(TOC)时误差较大,通过重新分析TOC与测井响应之间的关系,发现TOC与三孔隙度曲线的相关性较好。在此基础上,先分岩性(油泥岩、泥岩和油页岩)建立TOC计算模型,计算精度得到明显提高;再根据TOC和深度(D)间接建立热解烃(S_2)、氢指数(HI)及最高裂解温度(T_(max))等参数的计算模型,利用解释出的连续HI,T_(max)及TOC等数据,定量评价干酪根类型及有机质丰度;最终结合由测井资料计算而得到的矿物组分、物性参数等信息,有效地识别出地层剖面中富含的Ⅰ型和Ⅱ1型有机质泥页岩岩相。该研究成果为济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷沙三下亚段湖相泥页岩有利储层预测提供了理论基础。

利用区域网GPS/BDS数据确定地球自转参数

地球自转参数是卫星轨道确定、深空探测器导航等的重要基础数据,是联系天球坐标系和地固坐标系不可缺少的物理参数。本文针对我国自主确定地球自转参数时,需要回答其精度和可靠性问题,提出利用区域网GPS/BDS数据确定极移、日长变化等地球自转参数估计方法,详细推导了地球自转参数偏导数的计算公式。利用2013年6月我国陆态网27个分布均匀的GPS基准站数据获得了地球自转参数的估计结果,并利用MGEX网BDS数据进行了地球自转参数确定的初步试验。计算表明:由我国陆态网数据可获得极移X、Y分量的精度约0.294mas和0.398 mas,日长变化精度约0.112 ms/d。由MGEX网BDS数据自主确定的极移X、Y分量精度约0.923 mas和1.017 mas,低于陆态网GPS数据的解算结果,日长变化精度约0.055 ms,优于陆态网GPS数据的解算结果。利用区域网GPS/BDS确定的极移参数存在明显的系统性偏差,而日长变化的系统性偏差较小。研究成果为我国自主确定地球自转参数提供了有益的参考和借鉴。