从古海平面遗迹看晚更新世中国海的高海面高度

从渤海到南海分布的几十至上百米宽的海蚀平台、与全新世类高的晚更新世海积地面和同期滨海相粘性土的顶面高程，是确定晚更新世、尤其是距今4万至2万年中国海的高海面接近现在海面的3项古海面遗迹证据。选择证据以大陆海岸、岩岸和沙坝湖海岸为主。三角洲平原的晚更新世中期海相粘性土的顶面高程偏低，是由于沉积物压实、冰期低海山时被流水蚀低和构造下沉3个因素造成的，可通过复原获得改正。

辽南地区晚第三纪红色风化壳及更新世高海面问题探讨

以辽南地区石槽剖面与城山头剖面的红色风化壳为研究对象,利用X射线荧光光谱仪,对风化壳剖面样品进行分析。结果表明：剖面中各采样点样品的主要化学元素含量自剖面底部到顶部无规律性变化,显示了主要化学元素在风化过程中的地球化学行为较为一致,符合风化壳沉积类型特征;剖面的主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3,结合各采样点样品的主要化学元素含量及SiO2/Al2O3及SiO2/R2O3系数,可以认为这套红色风化壳应是在高温高湿的环境条件下风化作用的产物。通过与山东庙岛群岛风化壳的对比及风化壳厚度的计算,可以认为该套风化壳的形成时代应在上新世或更早。依据风化壳在滨海地区的残存高度可以推断,自第三纪晚期以来辽南地区最高海平面高度未超过今天的海平面高度。

基于GNSS浮标数据的PPP和PPK方法解算海面高精度对比分析

全球导航卫星系统(GNSS)浮标技术的广泛应用为海面高测量提供了一种新的思路和方法。使用直径为2 m的GNSS浮标采集了5 d的GNSS观测数据,通过精密单点定位(PPP)和事后处理动态相对定位(PPK)方法对数据进行解算,得到海面高,并对解算的海面高进行低通滤波,将滤波前后的海面高数据与压力计观测的海面高进行对比分析。结果显示:PPP和PPK方法的解算精度(内符合精度)相当;与压力计的对比结果表明,PPK方法的解算精度略高于PPP方法,其与压力计数据的差值整体上较小,但精度相差不大;在滤波后,PPP和PPK方法的定位精度都得到了提高,滤波处理有助于提高海面高观测精度。

基于ICESat-2多波束激光测高数据的全球海洋重力异常反演分析

卫星测高技术是获取精细海洋重力数据的重要技术手段之一。常规卫星测高反演海洋重力异常主要是利用沿轨测高数据,而跨轨数据因较长的时间间隔或者稀疏的地面轨间距往往不能用于海洋重力异常反演,进而影响了海洋重力异常模型精度的进一步改善。新型激光测高ICESat-2能够同时获得3对光束观测数据,相邻激光束的地面间距约为3 km,为结合跨轨数据改善海洋重力异常模型提供了可能。本文首先给出了集成沿轨和跨轨数据反演海洋重力异常的处理策略;然后,分别利用沿轨数据和集成的数据构建了ICESat-2全球海洋重力异常模型(IS2Gra_alo和IS2Gra_alo_acr),结果表明通过补充跨轨数据能够有效提高沿轨数据反演海洋重力异常的精度,并验证了ICESat-2测高数据反演全球海洋重力异常的可靠性。此外,本文还探讨了ICESat-2不同跨轨数据组合对海洋重力异常模型反演精度的影响,在沿轨数据的基础上集成适当距离的跨轨观测数据能够有利于改善海洋重力异常模型的精度。本文研究为后续SWOT宽刈幅测高数据和我国双星跟飞模式测高数据反演海洋重力异常模型提供了参考意义。

基于多源测高数据建立平均海面高模型

利用多源卫星测高数据构建9°~19°N、110°~116°E范围内分辨率为1′×1′的平均海面高模型,对ERM数据的共线平均、GM数据的时变改正、单星及多星间交叉点平差、格网化等方法进行阐述。实验结果表明,平均海面高模型与CLS15差值的平均值(mean)、均方根(RMS)、标准差(STD)分别为0.59 cm、 2.85 cm、2.79 cm,与DTU18差值的mean、RMS、STD分别为2.06 cm、4.17 cm、3.62 cm。利用独立于模型的测高数据(Sentinel-3B、HY-2B)验证模型的精度,建立MSS时使用HY-2A、Jason-3和Sentinel-3A卫星数据,再通过与T/P(TOPEX/Poseidon)数据的对比,分析新数据对MSS的提升作用。

一种改进的VMD-XGBoost验潮站月海面高序列预测模型

海平面不断上升威胁人类的生命安全,高精度的海平面预测对人类预防水文灾害具有重要意义。现有的预测方法因验潮站数据为单一时间序列而难以进行高精度预测。针对此问题,提出一种融合变分模态分解(VMD)和极度梯度提升算法(XGBoost)的变分模态分解-极度梯度提升预测模型,简称VMD-XGBoost模型。与XGBoost模型、卷积神经网络与长短期记忆神经网络混合模型(CNN-LSTM)、变分模态-卷积神经网络与长短期记忆神经网络混合模型(VMD-CNN-LSTM)对比,对荷兰沿岸海平面验潮站时间序列进行预测。验潮站预测结果分析表明:相较于XGBoost模型,VMD-XGBoost模型预测结果的均方根误差平均降低65.43%,平均绝对误差平均降低63.79%,平均绝对百分比误差平均降低63.44%,且相较于VMD-CNN-LSTM模型,VMD-XGBoost模型在验潮站海面高序列预测上具有更高预测精度,可实现高精度验潮站时间序列预测。

对长江三角洲和宁绍平原一万年来高海面问题的新认识

长江三角洲新石器时代遗址时空分布和海相有孔虫鉴定特征表明:该区缺少全新世初至7 kaBP的新石器时代遗址,7～4kaBP是该区新石器时代遗址连续出现、逐渐增多、史前文明大发展时期.在该区各遗址地层中,海相有孔虫均出现在马家浜文化层之下的地层中,除上海马桥岗身以东地区外,在该区7 kaBP以来的地层中未能发现海相有孔虫的存在,这一现象表明,该区全新世最大海侵应发生在10～7 kaBP之间.从河姆渡遗址文化层和出土器物年代、钻孔剖面有孔虫和孢粉证据可知,河姆渡文化正是在全新世气候最适宜期出现和发展的,过去地学界关于长江三角洲和宁绍平原在7～5kaBP为高海面的假说或理论难以成立.考古地层学能够证明:宁绍平原全新世以来7 kaBP以前应为高海面、7～5kaBP为低海面、5～3.9 kaBP为洪水频发期.

雷州半岛珊瑚礁与全新世高海面

雷州半岛西南部沿海的古珊瑚礁,是广东大陆沿岸唯一被保存下来的发育在中更新世玄武岩滩地上的典型珊瑚岸礁.该区的地壳垂直运动自新第三纪以来为沉降区,到全新世中期才处于相对稳定状态,近数十年是轻微下降区.我们于1993～1995年间先后3次考察了灯楼角(20°13′N,109°56′E)和水尾村(20°24′N,109°52′E)的古珊瑚礁,前者礁平台(礁坪)最宽处约1km,长逾2km,后者礁平台宽约0.5km,长约1km.是研究全新世高海面较理想的地区之一.1 古海面标志物及其确切位置研究古海平面变化最重要是要找到能真正代表当时海平面的位置,并能测定标志物的高程和年龄.经多年研究认为,以大型块状滨珊瑚构成的礁顶面,是研究古海面的最好标志物.南海礁区单个礁体的礁顶面,宽度从几十米到千米以上;长度从几百米到几千米,其礁平面很平坦,高差很小.由于珊瑚只能在水下生长,其实际生长上限在大潮低潮面下1m深,珊瑚礁顶面记录着海平面的确切位置,珊瑚样品又是多种测年方法的上选材料,因而珊瑚礁顶面是古海面的极好标志物.

基于多源卫星测高数据的新一代全球平均海面高模型

基于多源卫星测高数据,包括Geosat/GM、Geosat/ERM、ERS-1/168、ERS-2、Envisat-1、T/P和Jason-1数据,采用统一精密的模型或方法对各项地球物理改正和传播介质误差进行改进或重新计算,然后以T/P和Jason-1两种数据的共线平差作为参考基准,通过发展的全组合交叉点整体平差方法大幅度削弱了径向轨道误差和时变海面高影响。经比较后优选最小二乘配置格网化方法,以EGM2008高阶重力场模型由移去-恢复方法得到全球纬度-80°～82°范围内海域2′×2′平均海平面高模型WHU2009。与国际上较常用的CLS01平均海平面高模型及实测2年平均Jason-1比较表明WHU2009模型整体精度优于CLS01模型。

卫星高度计绝对定标中海面高梯度的计算

给出了通过平均海面高模型计算海面高梯度的具体方法,选择DTU13、CNES_CLS15、WHU2013 3种模型计算了不同海域近岸比较点海面高梯度值,随机选择的30个近岸比较点处的计算结果表明:使用3种模型计算得到的海面高梯度值之间的标准差均值为0.19cm/km。在卫星高度计定标的具体应用中,由海面高梯度得到的海面高差改正量的误差应不超过0.3cm。

利用ICESat确定北极海面高及其变化

利用ICESat数据计算了海冰覆盖的北冰洋海域海面高,获得的北极平均海面高模型ICESat MSS与DTU13MSS模型存在-10.0±9.6 cm的差异。分别根据EGM2008和Arc GP大地水准面模型计算的平均海面动力地形在总体趋势上完全一致,准确地展现了北冰洋的主要洋流特征。根据ICESat计算的海面高分析了北极海平面的季节性变化,与验潮站数据的对比表明不同ICESat任务期之间存在系统差异。

利用TOPEX卫星测高资料研究全球海面高周年和半周年波动传播规律

自1992年8月10日TOPEX/POSEIDON卫星发射成功以来，其海面高观测数据已累积近10年，产生了空间分辨率为0．5°×0．5°、时间分辨率为10天的二级数据产品和空间分辨率10X10、时间分辨率为5天的三级数据产品．本文利用1992年10月-2002年8月TOPEX卫星测高时间序列数据，通过数据处理和小波分析获取了1°×10°网格全球SSHA升高及周年和半周年波动变化信息，并分析了全球以及各个洋面区域的SSHA波动规律．分析结果表明，全球海平面在1992年10月-2002年8月升高了24．2mm，其中南半球升高26．9mm，北半球升高19．0mm；全球SSHA周年变化项振幅的平均值是28．8mm，半周年项振幅平均值为8．8咖，周年项运动明显大于半周年项的运动．北半球SSHA周年变化项平均振幅为40．3mm，南半球为21．1mm，北半球SSHA半周年变化项平均振幅为10．9mm，南半球为7．3mm．同时还发现在太平洋和大西洋南北赤道暖流区的周年波动存在位相突变现象．

海面高对北斗定位精度影响的研究

研究了海面高要素对北斗一号卫星导航定位系统定位精度的影响规律,并进行了仿真计算,利用研制的海上用户接收机进行了陆地试验和海上试验,证明了考虑海面高因素的海上用户接收机能有效地提高北斗定位精度。

联合全球重力场模型和海面高模型确定平均海面位常数

利用不同重力场模型(EGM2008和EGM96)和不同海面高模型(CLS01、DNSC08、WHU2009和CNES_CLS10),分别确定无潮汐和平均潮汐系统下的全球平均海面位常数,通过海面地形改正后,平均位常数分别为62 636 858.333 3 m2s-2和62 636 858.260 6 m2s-2,计算结果与EGM2008使用的水准椭球正常位相差小于1.40m2s-2,反算求解海面地形平均值表明结果正确可靠。

中国近海及邻近海域高精度高分辨率海面高的确定

利用新的海潮模型(NAO99B)更为合理的共线方法和交叠平差技术,有效改善了ERM数据的径向轨道误差和时变海面高的影响,提高了浅海海域测高数据的测高精度。

由ERS-2和TOPEX卫星测高数据推算的海面高异常的主成分分析

利用1995～2003年间的TOPEx／POSEIDON和ERS-2卫星测高数据，尽量采用相同的改正模型对TOPEX和ERS-2卫星测高数据分别进行改正，然后由共线分析法分别推算了全球1°×1°的35d的海面高异常时间序列，并采用主成分分析法分别对这两个海面高异常时间序列进行了分析。

卫星测高沿轨海面高的精细结构及其应用技术初探

首先介绍了频域和多尺度域中的两种沿轨测高海面高精细结构 ,进而提出了利用沿轨测高海面高精细结构计算平均海面高与海平面距平的新方法 ,最后进一步讨论了沿轨平均海面高和海平面距平的频谱和多尺度分解 ,以及它们随时间的变化特性。

垂线偏差对用卫星测高数据建立海面高模型的影响

利用JASON-1卫星测高数据反演了海洋垂线偏差,分析了垂线偏差对用卫星测高数据建立海平面高模型的影响。结果表明:垂线偏差造成的测高误差为-5～5mm,在个别海域的误差超过10cm,建议在应用卫星测高数据建立海面高模型时,引入垂线偏差改正的影响(特别是在垂线偏差较大的海域)。

海面高数据与平均重力异常误差传播的球谐分析

利用球谐分析法建立海面高数据与平均重力异常的误差传播公式,计算不同精度、不同分辨率的海面高数据对应相同分辨率平均重力异常所能达到的精度。实际算例表明,对于5′分辨率的观测数据,球谐分析法与传统的逆Stokes方法较为一致,随着海面高数据分辨率的降低,球谐分析法会造成较大的截断误差,使平均重力异常的精度低于实际精度。

海面高因素对北斗系统海上无源定位精度的影响

研究了海面高因素对北斗系统定位精度的影响,并利用"三星+高程约束法"、"星际差分+初始高程约束法"和"余弦定理解析求解法"三种解算方法进行仿真计算,计算结果表明,考虑海面高因素能有效地提高北斗系统定位精度且提高幅度与解算方法有关。