基于TEQC的陆态网络GPS基准站数据质量监控实现

近年来，利用GNSS对地观测技术，通过地面连续稳定观测基准站观测数据获取地壳运动位移和速度、地表形变量和应变量，成为地震中长期预报、地震同震位移和震后地壳蠕滑研究的主要手段之一。由国家相关部门共同建设的国家重大科技基础设施中国大陆构造环境监测网络项目于2012年3月正式运行至今，分布全国的260个基准站产出了海量GNSS观测数据。

中国大陆GPS基准站的时间序列特征

利用 1 999年 3月至 2 0 0 2年 3月期间“中国地壳运动观测网络”2 5个GPS基准站与周边国家IGS站的观测资料 ,进行了时间序列分析研究 ,并对提高GPS基准站的观测精度进行了探讨。结果表明 ,GPS基准站的时间序列具有一定的周期性 ,高程分量的周期性最为明显 。

陆态网络GNSS基准站阶跃偏移量的精确估计

通过对发生阶跃的GNSS基准站坐标序列谱指数的求解,表明了其具有有色噪声的特性,并对三分量分别建立了最优噪声模型,以此对GNSS基准站坐标的阶跃偏移量进行了精确估计,探明了地震和仪器更换对测站产生的精细影响。同时利用求解的阶跃偏移量对坐标序列进行修正,对获取连续性变化的测站坐标序列和获取精确的测站三维运动参数具有重要意义。

利用陆态网络基准站资料研究山西断陷带近期地壳形变特征

利用陆态网络GPS基准站资料计算了山西断陷带内部以及相对于周边地块的基线时间序列,并基于均匀应变模型计算了山西北部至晋冀交界和山西南部至晋豫交界的应变时间序列,结果表明:(1)陆态网络山西基准站观测数据质量较高,能够在一定程度上反映山西断陷带的地壳微动态变化特征。(2)山西北部至晋冀交界区域第一剪应变和最小主应变自2012年10月起减小,山西大同至河北张家口和山西大同至北京延庆的基线同期出现缩短,可能表明该区域北东向的右旋剪切和压性应变在逐渐增强。(3)山西北部至晋冀交界区域张性剪切应变2014年5月起出现的短期增强与涿鹿4.3级地震震源机制较为一致,可能与此次地震有关,该短期变化在震后逐渐恢复。

基于神经网络的虚拟基准站自差分GPS定位的研究

提出了一种适合于铁路和公路固定线路的虚拟基准站自差分 GPS定位的方法 ;讨论了建立动态虚拟基准站的方法及基于神经网络的虚拟基准站的结构 ,并对这一神经网络进行了训练。实验表明 ,系统的定位精度得到了提高 。

陆态网络绝对重力基准的建立及应用

利用陆态网络100个基准站的首期观测数据,建立了基本覆盖我国大陆范围的高精度绝对重力基准,各基准站点值精度均小于5.0μGal/a,为相对重力联测提供了高精度起算基准点,可获得真实的相对重力联测平差结果,避免重复重力观测获得的重力场动态变化图出现畸变。成都基准台重复重力观测获得的重力变化规律表明,汶川地震前长期重力变化率达5.01±0.7μGal/a,如此大的震前重力变化很可能是由于地下物质运移引起的。联合绝对重力和GRACE卫星长期测量数据,根据二者系统偏差确定了武汉地区的地壳沉降速率,为-3.27±0.65mm/a。

利用陆态网络连续GNSS资料分析流动站速率精度与可靠性

利用中国大陆构造环境监测网络(陆态网络)的GNSS连续站资料,分析GNSS流动站观测的精度与可靠性,研究时间跨度、观测周期以及观测时长对速率精度的影响。结果表明,时间跨度对流动站速率精度的影响显著,观测时间越长,流动站速率越接近连续站。按照陆态网络目前每2a观测1期的模式,当时间跨度达到16a时,流动站与连续站速率差异的标准差在水平方向约为0.1mm/a,垂直方向约为0.3mm/a。不同观测时长对流动站水平速率差异的影响基本小于0.15mm/a,垂直方向小于0.45mm/a。当观测时长大于或等于3d时,在水平方向的速率差异的标准差小于0.1mm/a。在时间跨度、观测时长一定时,观测周期越短,流动观测站结果越接近连续观测站结果。

利用基准站观测资料确定GPS卫星轨道

介绍了目前国际上GPS卫星定轨现状、定轨工作原理和计算所采用的方法。利用中国地壳运动观测网络基准站的观测数据 ,进行自主星历的计算 ,获得了GPS卫星的轨道信息并进行了结果的精度分析。研究了基准站的选取 ,讨论了精度较高、计算用时较少的基准站选取方案。由该网络得到的自主星历的精度在 0 .4m以内。

GPS基准站运行和GPS接收机校准数据管理

鉴于连续GPS固定站的广泛用途 ,为方便对多个固定站进行统一管理、维护及数据的统一处理 ,设计和编写了一套用于GPS基准站的自动控制软件。该软件分为基准站部分和中央控制站部分 ,适合多个连续GPS基准站及中央控制站的自动数据观测、记录、通讯、管理、以及运行状态远程监测和控制等。该套软件通过中央控制站能够远程管理和监控多台连续GPS固定站的运行状态 ,实现对观测时段、数据采样率、高度角、气象数据等参数的设置 ;按指定的观测时段及数据格式自动将观测数据打包并上传到中央控制站 ,以便进行统一处理。另一方面 ,基准站的数据可以及时上传存放在指定服务器中 ,让授权用户可以通过网络下载 ,以满足各种测量应用的需要。通过在同济大学基准站近一年时间的稳健运行 ,证明该软件切实可行 ,并且具备继续拓展的空间。此外 ,由于同济大学GPS基准站还承担着校准实验室中GPS校准的任务 ,结合GPS数据的特点 ,对GPS接收机校准的数据管理也进行了探索。

基准站GPS连续观测得到的垂直位移时间序列

利用1998年9月至2004年3月上旬中国地壳运动观测网络基准站GPS连续观测结果所获得的垂直位移时间序列,讨论了基准的选择,分析了基准站垂直位移的特点。取中国东部一组垂直位移变化形态基本一致、年速率较小的6个基准站作为垂直位移时间序列的基准。计算结果表明,每周的垂直位移解的精度可达3mm。与基准站的水平位移年速率相比,垂直位移年速率普遍较低;而与基准站的水平位移时间序列相比,一些基准站的垂直位移时间序列有非常显著的年周期变化,幅度达20～50mm。中国大陆西部基准站的年周期变化与地球自转有明显的相关性,并且符合地球自转守恒。基准站垂直位移的变化值得多方面深入研究。

临时性GPS单基准站建设研究

概述传统RTK和CORS系统存在的技术局限和应用制约因素,分析无CORS系统覆盖区域建设临时性GPS单基准站可行性,详细讨论单基准站系统的原理、组成和优点,应用于生产实践中并得到了验证。

陆态网络并址站归心基线对ITRF2008的影响

推导引入新的归心基线的ITRF组合解算公式,分析陆态网络归心基线对ITRF2008中坐标及其速度的影响。结果表明,在ITRF2008中引入陆态网络中长春、昆明和乌鲁木齐3个并址站2011年观测得到的归心基线及其协方差阵的解算成果,与ITRF2008结果相比,绝大多数站点的坐标差值小于10mm,坐标速度差值小于1mm/a;绝大多数站点的水平速度场和垂直速度场与ITRF2008速度场保持一致。

陆态网络基准网数据处理策略分析

从基准网测站分区和整网平差策略方面对基准网数据处理进行了详细分析,并进行了强约束法和相似变换法的比较实验。结果表明,强约束法对框架精度要求较高,约束点精度对结果有直接影响;而相似变换法保留了区域框架的本质,避免了网形结构的扭曲。由于CGCS2000框架是基于现势性较差的ITRF97的,结果不理想,因此数据处理过程中宜采用现势性较好的ITRF2008或ITRF2014站点联合解算。

利用陆态网络参考站建立中国大陆水平运动速度场

利用陆态网络260个基准站2011年至2015年连续观测数据和2000个区域站多期观测数据,通过“稀释分区”法与全球分布的约50个ITRF参考站构建全球网进行单日松弛解解算,经去约束、合并成周解得到对准于ITRF2014框架下的坐标时间序列,在去粗差、偏差,拟合季节性信号后获得参考站在历元2015.0的坐标和速度。经过速度验证后,利用2307个陆态网络参考站通过局域欧拉矢量法和格网法分别建立了我国大陆水平运动速度场模型,局域欧拉矢量法建立的速度场模型在X、Y、Z方向误差统计值分别为±1.380mm/a、±0.849mm/a和±1.058mm/a,2^0×2^0速度格网的误差统计值分别为1.73mm/a、0.93mm/a和1.29mm/a。

基于连续运行GPS基准站系统的城市三维大地测量基准建设方案探讨

本文分析了福州三维大地测量基准现状与存在的问题,介绍了GPS网络RTK的定位原理,提出了基于连续运行GPS基准站系统的城市三维大地测量基准建设方案以及基于移去-计算-恢复(RCR)算法来求得其他待求GPS点的高程异常技术和方法。

利用陆态网络参考站分析中国区域垂向变化长期运动趋势

利用陆态网络约260个基准站2011年至2015年连续观测数据、约2000个区域站多期观测败据,构建全球网,进行单日松弛解解算,经去约束、合并成周解得到对准于ITRF2014框架下的坐标时间序列,在去粗差、偏差,拟合季节性信息号后获得参考站垂直方向的运动速度。通过基准站垂直速度分析地壳运动变化:东北、华北、东部、南部区域地壳呈现下沉,内蒙古、青藏高原以及新疆北部地壳呈现上升趋势;通过区域站垂直速度分析地面运动变化:京津冀区域区域站高程平均沉降速度是9.077mm/a,青海、甘肃区域高程上升速度3.785mm/a,四川区域高程上升速度2.207 mm/a。

中国现今板块运动对陆态网基准站稳定性影响

中国大陆板块的整体漂移及其二级板块之间的相互运动必然会对大陆构造环境监测网络中的基准站稳定性造成一定的影响。本文使用最新5年的陆态网连续基准站观测数据计算出各站点的速度,从而分析二级板块的运动趋势;并利用极限误差椭圆法对陆态网中各基准站进行逐个分析,判断其稳定性。结果表明:各板块间的运动速度存在差异,特别是川滇地区板块运动相对活跃;陆态网中稳定性较差的台站大部分是分布在板块与板块的交接处。

基于GNSS基准站的三级GPS网解算精度分析

随着连续运行基准站技术在大地测量中的广泛应用,连续运行基准站在全国三级GPS网中的布设和数据处理也起到了关键作用,不仅加快了建设速度,加大了布网的灵活度,也保证了起算控制和解算精度。与以前相比,陆态网连续运行基准站分布密度总体上提高了10倍,重点地区提高了100倍,观测手段也有了很大变化。基于网络工程和陆态网络基准站对不同区域三级GPS网进行了解算和精度统计,分析了基准站对三级GPS网精度的影响。

基于ARIMA模型的陆态网络CORS站时间序列分析

陆态网络连续运行基准站(简称CORS站)是中国2000国家大地坐标框架的重要骨架支撑。以陆态网络CORS站观测时间序列为研究对象,采用经典差分自回归移动平均模型对253个CORS站进行时间序列拟合分析。实验结果表明该模型能够较好的拟合绝大部分测站的时间序列,拟合后剩余残差序列明显减小且更加收敛。

浅析“陆态网”基准站季节性位移规律及机制

以陆态网一期工程27个连续运行基准站为研究对象,通过对其约十二年的测站观测时间序列分析发现绝大部分测站垂直方向都包含有明显的周年位移规律,综合各种地球物理资料及相关部分参考文献,本文对该规律的产生机制进行了分析讨论。