利用GRACE卫星Level-1B数据反演陆地水储量变化的方法研究

卫星重力探测技术为监测陆地水储量变化提供了新的技术手段。对利用GRACE卫星Level-1B数据反演地球陆地水储量变化的重力位差法和Mascon方法的数学模型作了详细推导分析,总结两种方法的特点和解算处理步骤。推导过程表明:重力位差法和Mascon方法在反演时只采用卫星飞临研究区域上空时的观测数据,能够提高反演结果的空间分辨率,比传统的球谐系数法更具优势;Mascon方法在解算时还引入了时空约束方程,进一步提高了反演结果的时空分辨率。     

QOCA和GLOBK软件处理高精度GNSS网结果对比分析

分别利用GLOBK和QOCA软件对陆态网络260个基准站的GNSS观测数据进行处理,获得站点在ITRF2008框架下的坐标和速度。通过比较分析两个软件的解算结果,证明了QOCA 软件能更好地处理测站位移的非线性变化,并通过拟合周年、半年项、剔除共模误差等手段提高解算精度。结果表明,相比于GLOBK软件,QOCA软件得到的拟合残差序列的RMS在E、N、U 3个方向上分别减小70%、80%和70%。     

GRACE卫星时变重力场去相关滤波参数选取分析

直接采用GRACE时变重力场模型反演地球表层质量变化的结果会呈现严重的南北方向条带状误差。滑动窗口拟合多项式方法是一种有效的经验性去相关滤波方法,能有效削弱中高纬度地区条带状误差。球谐系数去相关滤波起算阶数、滑动窗口宽度以及拟合多项式阶数是影响去相关滤波方法效果的关键因素。采用GRACE RL05时变重力场模型数据对去相关滤波的参数选取进行了实验分析,得到了去相关滤波的经验参数,实验结果表明:GRACE时变重力场模型去相关滤波起算阶数应取15阶,滑动窗口宽度应取5或7个点,拟合多项式阶数应设为3阶或4阶。     

低低跟踪重力卫星星间距离变率对区域质量异常敏感度分析

推导了区域质量变化和球谐系数变化量之间的函数关系,根据该关系式可将不同区域质量异常对重力场变化的影响分离出来。设计仿真实验,分析时变重力场模型下星间距离变率相对稳态背景重力场模型下星间距离变率值的残差变化。结果表明,区域质量异常对星间距离变率的影响在空间分布上是有限的,但星间距离变率对区域质量异常具有很高的敏感性。     

利用GRACE时变重力场反演大尺度全球海底压强变化

海底压强变化对研究海洋环流、全球能量平衡、陆海水循环、气候模型等有着重要意义。对利用GRACE时变重力场数据反演全球海底压强变化的方法进行了研究,并采用GRACE卫星Level-2数据的GSM和GAD数据反演了2010年全球海底压强变化,反演结果表明:利用GRACE时变重力场数据能够反演出大尺度的全球海底压强变化,海底压强变化呈现明显的季节性变化,在沿海岸线区域受陆地水文反演信号泄露影响海底压强变化较大。     

基于欧拉矢量的中国大陆局部速度场建模方法

针对中国大陆复杂的局部运动特征,研究中国大陆各省的板块运动欧拉矢量,并基于此建立中国大陆二维速度场模型。采用中国大陆构造环境监测网络1 397个区域站的坐标和速度,计算整体和各省的欧拉矢量,比较与NNR-NUVEL1A模型的速度场残差。结果表明,NNR-NUVEL1A模型仅消除中国大陆速度场的部分运动趋势,而中国大陆板块整体运动模型能够较好地展现整体运动趋势。     

天线相位中心偏差对GPS周年性系统误差的影响分析

通过设立分组实验,利用GAMIT软件重新处理了全球75个并置站2003~2008年的GPS数据,初步得出了GPS周年性系统误差随纬度的分布规律,量化了天线相位中心偏差对GPS周年性系统误差的贡献,并分析了天线相位中心偏差对测站N、E、U方向时间序列中非线性变化的影响。研究结果表明,GPS周年性系统误差随着纬度减小而呈现增大的趋势;天线相位中心偏差对测站N、E、U方向周年性系统误差的贡献为20%、27%、23%;天线相位中心偏差改正能够显著削弱N、E、U方向纬度介于40°~50°、45°~60°、0°~30°测站的GPS周年性系统误差;天线相位中心偏差可能是造成全球GPS测站N、E、U方向周年、U方向半周年、与中低纬度GPS测站N方向半周年运动的原因之一。     

附加空间约束的径向点质量模型方法反演区域地表质量变化

径向点质量模型反演方法本质上是空间扰动重力的向下延拓,属于病态问题,通常采用正则化方法求解。针对该问题,对径向点质量模型方法进行改进,提出附加空间约束的径向点质量模型方法,引入符合实际的空间约束条件,建立空间约束条件的虚拟观测方程,并采用赫尔默特方差分量估计确定原始观测方程和虚拟观测方程的合理权比,使反演结果更加稳定。以南美大陆区域为研究区域进行陆地水储量变化反演,试验结果表明：增加空间约束后,法方程组条件数明显减小、病态程度降低,反演结果与球谐系数法反演结果、GLDAS模型结果整体相一致,验证了方法的正确性,说明该方法可有效应用于区域地表质量变化反演,为利用卫星重力监测地表质量变化提供了一种新途径。     

利用EGM2008模型和地面实测重力资料反演川滇地区构造应力场

分别利用EGM2008模型和地面实测重力资料反演川滇地区构造应力场,并总结分析川滇地区构造应力场特征。结果表明,EGM2008模型和地面实测重力资料的反演结果较为一致|川滇地区构造应力场复杂,龙门山断裂带和嘉黎断裂带地区构造应力分布明显、聚集程度高,构造应力均值也较大,反映了该地区构造运动活跃,与地震历史资料相对应。     

基准站网型结构对GNSS网平差精度的影响分析

介绍了基于连续运行基准站的GNSS测量模式和数据解算方法.利用实测数据进行数据实验,分别采用四种方案进行网平差.实验结果表明,优化所选基准站分布的几何结构有助于提高GNSS网计算的精度,在满足所需基准站个数的情况下,应使待定点位于所选基准站构成的多边形中,尽量避免所选基准站位于待定点一侧的情况.