临潼-长安断裂带(F_N)西段走向研究

临潼-长安断裂是渭河盆地内西安凹陷与骊山凸起的分界断裂,该断裂东北段位置和走向清楚,但西南段(神禾塬以西)的推测走向并无实证资料。在临潼-长安断裂西南方向延伸区域内,通过对3条总长近27km的人工地震勘探剖面解译,发现均存在北倾断裂异常,在其中1处异常布置的地质钻探剖面显示,上更新统和中更新统地层存在错断现象。这些勘探异常点被认为是临潼-长安断裂带中的最北侧断裂FN,其连线基本在1条线上,以大约SW240°的方向,延续了临潼-长安断裂带中段走向,继续向西南方向延伸。

PS基线网络用于线性工程形变监测与分析

针对SAR干涉点目标分析技术在区域地表形变监测中仅能在一定程度上消除大气延迟效应的问题,采用邻域差分的思想来减弱差分干涉相位中的自相关影响。采用附加距离限制的Delaunay三角网进行PS基线网络的布设,可以有效剔除距离较长的基线边和低质量的PS点目标,并利用邻接矩阵对PS基线网络中的重复边进行检测与删除,以提高程序的计算效率。首先利用模拟数据对程序的有效性与正确性进行验证,然后以大同-西安客运专线太谷-祁县段为研究对象,选取2015-07~2016-02的8景TerraSAR数据进行实例分析,获取的高铁沿线形变与已有地裂缝调查资料和野外实地考察资料具有较高的一致性,证明了PS基线网络在线性工程形变监测应用中的可行性。

BDS三频观测值多路径误差的差异性分析

BDS分布在3个不同高度的轨道上且同时播发3种频点的信号数据,导致其观测值多路径误差可能在星座间、频点间存在差异。基于此,利用我国iGMAS跟踪网络和国际MGEX跟踪网络的17个GNSS多模观测站数据,从高度角、信号频点、接收机类型、跟踪站分布以及卫星星座等5个方面进行BDS多路径误差的差异性分析,同时与同源观测站上的GPS观测值多路径误差进行对比。结果表明,B3频点的多路径误差最小;3种星座间,GEO卫星的多路径误差最小;BDS的GEO卫星和IGSO卫星的多路径误差在地域上无明显的差异;BDS的B3频点上的多路径误差优于GPS 3个频点上的对应结果,BDS的B1和B2频点与GPS的L1和L2频点上多路径误差的精度相当。

EMD用于GPS时间序列降噪分析

针对GPS位置时间序列噪声成分复杂、建模困难、噪声与信号难以有效分离等特点,用自适应信号分析方法经验模态分解(EMD)对中国区域9个IGS站时间序列的N、E、U方向作降噪处理。首先对各方向分量作EMD分解,获取各方向噪声强度依次降低的一系列本征模态分量及其趋势项;其次利用相关系数辨别出噪声与信号的分界本征模态分量,并按重构方法重构各本征模态分量;最后用相关系数、信噪比、能量百分比等参数评价EMD方法降噪的有效性。结果表明,EMD方法能合理地分离序列中的信号与噪声,有效削弱噪声对GPS位置时间序列的影响,进一步提高GPS位置时间序列的精度。

BDS卫星天线相位中心改正模型比较

介绍北斗二代卫星系统(BDS)3种卫星天线相位中心改正模型,分析对比不同模型对精密定轨、卫星钟差以及精密定位的影响。结果表明,ESA/ESOC的BDS卫星天线相位中心改正模型在精密定轨、卫星钟差和精密定位方面均优于其他模型结果,建议在北斗高精度数据处理中采用。

HHT-EEMD用于IGS站高程时间序列分析

利用经验模态分解(EMD)和整体经验模态分解(EEMD)方法,将BJFS站2000~2015年高程时间序列进行分解,发现其不仅存在1a、0.5a、0.25a、2个月、1个月以及长周期等周期项,还存在以往方法很难探测出来的近似2a周期信号。与EMD分解结果对比,整体经验模态分解可以明显减弱模式混叠现象。对各分量进行Hilbert变换(HHT),得到时间-频率-能量的Hilbert频谱图。结果表明,年周期和2a周期变化是高程运动的主要贡献项。利用小波变换方法对比验证EEMD的分解结果表明,与小波分析相比,EEMD重构信号与高程序列差异的RMS更小,证明了HHT-EEMD方法在数据资料分析过程中的有效性。对环境负载及GRACE负载造成的测站位移进行功率谱分析得出,环境负载确实会造成IGS站高程时间序列的1a、0.5a以及季节性运动,GRACE负载还验证了2a信号的存在。

BDS卫星动力学参数最优解与定轨跟踪站最优分布

基于动力学定轨原理与方法,给出动力学参数精度衰减因子(MDOP)的计算方法;以MDOP值为标准,分析BDS定轨中不同跟踪站的分布以及分布方案的优劣;最后,利用BDS单系统定轨进行验证。结果表明,MDOP值和定轨精度间的对应关系显著,可以作为优选定轨跟踪站分布方案的依据。

GRACE卫星观测到的尼泊尔8.1级地震前后的重力变化

利用GRACE卫星重力资料,计算尼泊尔地震震中及周缘重力和地表密度时空变化,并获取震源域特征点重力变化时间序列。结果表明,青藏高原内部、印度北部及华南块体东侧重力以增加为主,喜马拉雅与缅甸弧形带重力呈逐年减少趋势;尼泊尔地震发生在正负重力变化梯度带上,且重力变化在2015年具有明显的时间分段性特征,1~3月及地震发生的4月重力均以减小为主,5~9月以增加为主,12月以后以减小为主逐渐恢复;特征点时序揭示震源域重力呈长期减少趋势,并在2013~2016年呈现出"增加-减少-增加-发震-减小"的变化特征;地表密度变化较好地反映出地表质量迁移与重力变化的关系,为进一步理解尼泊尔地震的大陆动力学机制提供参考。

利用GPS观测分析青藏高原东缘应变特征

根据青藏高原东缘2004～2007年的GPS观测资料,通过多面函数法建立青藏高原东缘地壳水平运动速度场模型,给出球面坐标系下的视应变场。对照该区同期发生的地震活动,讨论了水平运动、应变场空间分布与强震和区域构造变形的关系。结果表明,松潘块体东西向地壳缩短显著,川滇块体以左旋剪切变形和顺时针转动为主。地应变特征表明,2008年汶川地震前龙门山地区为面应变能次高值区,呈面压特性,应变快速积累,龙门山断裂带中段震前处于闭锁状态。鲜水河断裂带西段南北地壳呈北东-南西向挤压缩短,东段两侧呈北西-南东向压缩。川滇菱形块体为应变能和面应变率梯度高值区,金沙江西部的应变能次高值区与羌塘块体的构造应力作用有关。

亚太区域不同遮挡情形下多系统组合PPP定位效能分析

利用多测站实测GNSS观测数据,模拟四周遮挡(城市环境)、单侧遮挡(峡谷环境)和顶空遮挡(大型桥梁路基环境)3种遮挡环境,从可用卫星数、PDOP值、可用历元率、定位精度和收敛时间5个方面,综合分析多系统PPP技术的定位服务效能。结果显示,相比GPS单系统PPP定位结果,在无遮挡环境下,四系统融合PPP技术在可用卫星数、PDOP值、可用历元率、定位精度和收敛时间方面分别改进300%、40%、2%、20%和50%;在遮挡环境下,分别改进300%、60%、25%、39%和52%。

一种北斗二代卫星钟差的数据质量控制方法

考虑北斗二代卫星长期钟差序列中存在的钟跳、粗差及数据缺失现象,提出一种钟差序列的数据质量控制方法。利用频率序列识别钟跳,采用阈值法进行异常数据段剔除以及结合MAD和Baarda数据探测法共同进行粗差探测与剔除,再利用线性内插对缺失数据进行插补,得到干净的钟差序列。实测数据表明,这种钟差质量控制策略可以显著提高北斗钟差序列信息提取的准确性以及钟差预报精度。

基于广播星历的北斗卫星在轨运行状态分析

利用北斗卫星的广播星历数据提取轨道参数与钟差参数指标,从卫星轨道平面参数、形状参数、定向参数和卫星钟差序列等方面对现阶段北斗在轨卫星的运行状态进行分析。结果表明,BDS卫星的轨道异常多于卫星钟差异常,其中GEO卫星出现异常的频率最高,IGSO卫星次之,MEO卫星的运行状态最稳定。

基于区域监测站的BDS定轨策略分析

围绕影响轨道精度和实时性的5个要素(模糊度分类固定、测站数量、定轨弧长、太阳光压模型和多系统组合)展开研究,得出区域测站分布下的定轨优选策略。实验表明,选取中国区域27个均匀分布的地面区域监测站,利用72h弧长观测数据,采用ECOM 5参数简化太阳光压摄动模型、BDS/GPS双系统联合定轨可达到较好的精度,其中GEO卫星轨道精度约291cm,IGSO/MEO卫星轨道精度优于11cm。若BDS单系统采用上述策略进行定轨,也可达到GEO卫星299cm和IGSO/MEO卫星14.4cm的近似等价定轨精度。

一种改进的六星选星法在BDS/GPS组合RTK中的应用

提出一种利用卫星高度角阈值进行选星的改进六星选星法。通过解算不同长度基线的BDS/GPS观测数据,比较不同选星策略在定位精度和解算效率方面的差异。结果显示,与传统不选星策略相比,改进六星选星法平面定位精度相当,高程方向定位精度平均提升40%,解算效率平均提升70%。

智利M_W8.8地震重力变化的GRACE观测与构造活动分析

利用GRACE重力卫星数据获取智利地区长期重力变化,提取特征点重力变化时间序列,分析2010年智利M_W8.8地震震前、同震及震后的重力变化,并将GRACE观测到的同震重力变化与球体位错理论模拟结果进行对比分析。结果表明,地震造成发震断层上、下盘显著的重力正负变化;特征点重力变化时序均清晰地揭示出地震造成的重力变化跃迁现象及震后3个强余震的异常信号,特别是震源域特征点重力在地震前2007~2010年呈现出"减小-增加-减小-增加-发震"的变化特征;GRACE观测到的同震重力变化与球体位错理论模拟结果在量级和分布形态上具有较好的一致性;地震不同阶段发震断层两盘重力变化亦有所差异,且受震后地层粘滞性效应影响,发震断层邻域重力变化呈持续性正负变化趋势。

基于Sentinel-1数据监测临汾盆地地表形变

基于以往研究,使用12景影像形成67个干涉图,并利用stacking技术获取临汾盆地2015~2016年形变速率。结果显示,沉降区域主要分布在罗云山断裂带和峨眉-紫金山断裂带之间,中心区域沉降速率超过40mm/a,与地下水的等高线分布较为相似,地表形变是地下水抽取和断裂带的联合作用。

基于闭合环的InSAR解缠误差探测方法研究

基于Sentinel-1数据,提出一种基于多个干涉图闭合环的残差探测解缠误差方法。以形变量较大的墨西哥城区为实验场,分别采用不同的闭合环对同一个干涉对进行探测,结果具有较好的符合性。

利用ECMWF和GPS研究分析一次典型锋面雨

ECMWF可提供大范围格网点上垂向维的水汽密度、温度、偏压等剖线数据,能反演获得大范围的气象要素及水汽值。GPS可反演获得单个点的水汽值,精度及时间分辨率都极高。本文综合两种反演方法的优点,研究台湾地区一次典型的锋面降雨,对降雨前后各气象要素的变化特征进行详细分析。结果表明,利用ECMWF的反演结果可判断在一定时间段内是否有降水的动力学条件;根据GPS反演水汽结果可以在更高的时间分辨率上对降水时间有指导作用。

伪随机脉冲参数对BDS卫星定轨精度的影响分析

采用附加伪随机脉冲参数的动力学定轨方法对BDS卫星进行定轨,分别给出不同时间间隔的伪随机脉冲参数估计方案对BDS卫星常规状态、姿态转换状态以及进入地影状态时定轨精度的影响。结果表明,常规状态下,伪随机脉冲参数对GEO卫星定轨精度改善显著,相对较优的伪随机脉冲参数估计间隔与各类卫星运行周期吻合;对于姿态转换状态以及进入地影状态,6h的伪随机脉冲参数估计间隔有助于提高相应卫星的定轨精度。

GEO卫星轨道机动对BDS NPA阶段的RAIM可用性影响分析

统计分析各GEO卫星轨道机动对亚太区域NPA(non-precision approach)阶段的RAIM(receiver autonomous integrity monitoring)可用性影响。结果表明,GEO卫星在07∶00~08∶00和15∶00~16∶00对系统的可用性影响最大,但各卫星影响时段不同;GEO卫星C04卫星14∶00~23∶00和C05卫星00∶00~05∶00的调控时段使得系统可用性低于99.9%,分析原因可知,其主要受两颗卫星的定点位置和MEO卫星的回归周期影响。另外,为了揭示新启用的IGSO C13卫星对BDS系统在服务区域可用性的改善情况,对比分析了新IGSO C13卫星启用前后对BDS系统在亚太区域内可用性影响情况发现,C13卫星的运行使得BDS系统在服务区的可用性平均提高0.05%,达到99.99%。