陕西地区垂直形变分析

利用中国陕西地区三期国家一等水准网的平差成果、两期二等水准网成果、两期陕西省高程控制网成果、两期全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）大地控制网成果、陆态网络等工程连续运行基准站及流动站成果、地理国情监测成果,分析陕西地区最新垂直运动趋势。结果表明:GNSS垂直运动与水准垂直运动趋势整体一致;20世纪70年代至2018年,关中平原垂直运动呈下降趋势,关中平原周边山区及高原垂直运动呈上升趋势;陕北地区地壳垂直运动总体上呈现上升趋势,平均上升速度约为4 mm/a;关中平原总体呈下降趋势,下降最大速度为6 mm/a;陕南地区也呈上升趋势,平均上升速度约为3 mm/a;陕北、西安局部区域的不均匀地面沉降灾害严重。     

一等水准成果构建的中国大陆垂直运动模型研究

国家多期一等水准网成果是研究中国大陆地壳垂直运动的宝贵数据.综合利用国家三期一等水准网成果,分析中国近50年地壳垂直运动变化趋势.首先,确定水准重合点高程变化量,计算重合点变化速率;然后,基于拟合点和检核点残差分布评估常用插值方法的优劣性,确定最优建模方法;最后,构建基于水准成果的中国大陆垂直运动模型,分析各区域垂直运...     

GNSS水准高程变化自适应融合的垂直形变分析

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)与水准是获取垂直形变量的重要手段,由于不同的仪器、误差模型、数据处理方法等因素,GNSS、水准两类高程变化结果之间存在系统偏差问题,由此提出了一种GNSS与水准高程变化的自适应融合方法。首先利用自适应最小二乘配置建立GNSS与水准重合点两类高程变化量之间的转换模型;然后利用转换模型修正其他GNSS控制点的高程变化量;最后利用反距离加权法建立区域高程变化速度格网模型。实验以山东省水准网与GNSS控制网数据为例,利用高程变化较一致的60个GNSS水准点建立高程变化转换模型,实现了GNSS与水准高程变化的有效融合,削弱了GNSS大地高变化与正常高变化之间的系统偏差,提高了山东省区域高程变化分析的可靠性。     

GNSS水准自适应联合平差

将水准高差观测值与GNSS垂直运动速度作为观测值,利用联合平差方法实现GNSS水准自适应数据融合。均匀选取大地高变化与正常高变化一致的GNSS水准点作为约束点,实现GNSS垂直运动与水准垂直运动的有效匹配;利用方差分量估计方法自适应整体调整水准高差观测值权阵与GNSS垂直运动速度观测值权阵之间的比例关系;采用相关等价权函数抑制异常观测值的影响,提高联合平差的精度。以山东境内二等水准网及GNSS控制点数据为例,该方法能够实现GNSS与水准高程变化的有效融合,提高高程变化分析的可靠性。     

基于局部无缝Delaunay三角网反距离加权法构建中国大陆速度场

现有研究中,中国大陆速度场模型容易出现数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题。基于近7年的中国地壳运动观测网络工程连续运行基准站GNSS(global navigation satellite system)观测数据,解算得到高精度陆态网基准站点的点位坐标和速度场,并利用提出的局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型构建中国大陆格网速度场。相较现有的NNR-NUVEL1A(no net rotation Nubia velocity 1A)欧拉矢量模型与常用的速度场数值拟合模型,局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型的精度最高,其水平速度场拟合精度优于1.5 mm/a;采用陆态网约1 800个区域站进行外部检核,结果表明,东、北方向速度差值的绝对值平均值分别为1.11 mm/a、0.90 mm/a,中误差分别为1.50 mm/a、1.35 mm/a。相较于整体三角网而言,局域三角网在大陆边缘地区的拟合精度更优,水平速度场的插值精度更高,平均可以提高约0.3 mm/a,且不易产生粗差。局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型不仅考虑了邻近点的距离和方位信息,还可以刻画出更为精细的局部特征,同时克服了边缘地区整体三角网跨度过大以及二级块体边缘处三角网不连续的缺点。     

基于GNSS水准和重力场误差特性的大地水准面精度评估方法

缺乏有效的大地水准面成果精度评估方法,是高程基准现代化及其成果应用面临的关键问题。本文基于GNSS水准高程异常与重力场频域误差特性,研究GNSS水准与重力地面高程异常融合的技术要求,进而提出一种大地水准面成果的误差表达与精度评估方法。经示例测试分析,得出主要结论如下:①实用地面高程异常(即融合后的似大地水准面)精度,应采用随距离非线性变化的高程异常差误差曲线表达;②似大地水准面的精度评估,推荐采用两项误差指标和两条误差曲线共4个要素完整表达,即重力地面高程异常差误差、实用地面高程异常内部误差、实用地面高程异常差误差曲线与GNSS水准高程异常差误差曲线;③当两个GNSS水准点间距离接近或小于所有GNSS水准点平均间距时,GNSS水准高程异常对实用地面高程异常的贡献起主要作用;④较大空间尺度的实用地面高程异常精度主要依靠重力地面高程异常控制。     

利用InSAR分析陕西省垂直形变

从2018—2019年欧空局Sentinel-1免费数据中获取陕西省全域垂直形变面状信息,并将其与全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）以及水准点、线垂直形变信息进行对比分析,进一步验证合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）数据反映局部形变的有效性。垂直形变监测结果表明：在陕北榆林、神木地区,地下资源开采诱发的地表沉陷分布广泛、特征明显,地表沉陷速度达60 mm/a;在煤炭产区长武、彬县也出现不同程度的开采沉陷灾害,沉降速度达30 mm/a;西安市、渭南市等关中平原地区由于地下水开采出现不均匀沉降,其中,西安市的局部沉降最为严重,最大沉降速度达60 mm/a;InSAR与GNSS、水准获取的垂直运动趋势在全省范围总体上一致,但由于GNSS监测点、水准监测点一般布测在较稳定区域,其获取的沉降范围、沉降速度与InSAR沉降结果有一定差异。     

GNSS解算策略对平差与高程拟合精度的影响分析

以现代测绘基准建设的短基线GNSS网作为应用实例,研究比较采用对流层延迟估计与对流层延迟不估计两种短基线解算策略在GLOBK软件中的平差精度,并结合已有二等水准正常高,生成两套GNSS/水准点的成果,通过似大地水准面计算软件,利用地球重力场模型对两种策略下的平差结果进行模型拟合验证,以此评价其平差精度与拟合精度的影响....     

基于EGM2008模型的区域GNSS高程拟合分析

针对水准测量工作较为繁重的问题,本文采用一种基于重力场模型的GNSS高程拟合方法。通过采用已知GNSS水准点计算高程异常,与EGM2008模型计算的高程异常求差值。利用二次多项式拟合方法求出待定参数,将其他GNSS水准点作为检核点,求出EGM2008模型拟合的GNSS高程,与检核点水准高程比较验证,得出不同地形区域GNSS高程拟合时所能达到的精度都优于3 cm。实验结果表明:该方法只用少量的GNSS水准点就能满足工程应用所需的厘米级精度,可为一般工程测量工作提供理论研究与工程应用参考。     

芦山地震科考水准数据处理分析研究

主要利用芦山地震科考的水准测量项目提供的数据进行处理分析,处理过程中利用二网点"石棉SCSM"的GNSS(Global Navigation Satellite System,GNSS)数据获取了该点的绝对速率变化值,并将得到的绝对速率变化值融合到水准网的动静态平差中,然后将动态平差后水准环与摩西线公共点"Ⅰ新石46-1"的速率变化值引入摩西线的水准点速率变化计算中。最后对处理结果进行了后续的分析,给出区域年垂直形变速率图,并尝试对鲜水河断裂带的中谷-康定段进行了几何参数的反演。     

基于载波相位差分的多频多GNSS测速精度评估

基于载波相位历元间差分测速方法,建立了全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）单点测速的数学模型,分析了其误差源,并结合实测数据对多GNSS系统各频点及其无电离层组合、不同系统组合的测速精度进行了对比分析。实验结果表明：不同系统不同频点的测速精度有所差异,BDS(BeiDou navigation satellite system)的B1I、B1C、B3I、B2a频点和Galileo(Galileo positioning system)的E1、E5a、E6、E5b、E5频点的测速精度相当,水平方向优于1.5 mm/s,高程方向优于3 mm/s;BDS的B2I和GPS的L1、L2、L5频点的测速精度相当,水平方向在1.5～2 mm/s,高程方向在3～4mm/s;GLONASS(globalnavigationsatellitesystem)的G1、G2频点测速精度最差,水平方向在3～4 mm/s,高程方向在5～5.5 mm/s;双频无电离层组合由于放大了观测值噪声,其测速精度低于单频。此外,多GNSS组合增加了可见卫星数,降低...     

CMONOC约束下的MODIS水汽分区域函数模型校正

融合全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）与中分辨率成像光谱仪（moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS）可获得高精度、高空间分辨率的水汽分布信息。开展基于中国大陆构造环境监测网络（crustal movement observation network of China,CMONOC）观测资料的中国大陆地区MODIS水汽校正研究。首先,根据地理环境、海拔、气候类型等因素将中国大陆分为16个区域,开展区域MODIS水汽和GNSS水汽的相关性分析;其次,分区域、分季节选择不同的函数模型构建基于GNSS的MODIS水汽校正模型;然后,采取区域模型、单站点模型与实测GNSS水汽开展模型的可靠性检验;最后,通过分区域MODIS水汽校正和图像叠加,获得校正后的中国大陆地区MODIS水汽分布。研究表明,区域MODIS水汽校正模型精度与单站点模型相当,可取代单站点模型用于MODIS水汽校正。基于CMONOC的分区域函数模型可有效提高MODIS水汽精度,为短期天气预报和合成孔径雷达...     

A continuous velocity field for Norway

In Norway, as in the rest of Fennoscandia, the process of Glacial Isostatic Adjustment causes ongoing crustal deformation. The vertical and horizontal movements of the Earth can be measured to a high degree of precision using GNSS. The Norwegian GNSS network has gradually been established since the early 1990s and today contains approximately 140 stations. The stations are established both for navigation purposes and for studies of geophysical processes. Only a few of these stations have been analyzed previously. We present new velocity estimates for the Norwegian GNSS network using the processing package GAMIT. We examine the relation between time-series length and precision. With approximately 3.5 years of data, we are able to reproduce the secular vertical rate with a precision of 0.5 mm/year. To establish a continuous crustal velocity field in areas where we have no GNSS receivers or the observation period is too short to obtain reliable results, either interpolation or modeling is required. We experiment with both approaches in this analysis by using (i) a statistical interpolation method called Kriging and (ii) a GIA forward model. In addition, we examine how our vertical velocity field solution is affected by the inclusion of data from repeated leveling. Results from our geophysical model give better estimates on the edge of the network, but inside the network the statistical interpolation method performs better. In general, we find that if we have less than 3.5 years of data for a GNSS station, the interpolated value is better than the velocity estimate based on a single time-series.     

我国单点动态垂直基准的建立

确定基准是研究地壳垂直运动的重要内容之一,在讨论均衡基准特点的同时,指出了在其研究我国大陆现今地壳垂直运动中可能带来的不适用性,从而提出了单点动态垂直基准。该基准在多次重合点变动情况下,能够保持前后基准一致,易于维护,与基本验潮站相联系,速率结果具有绝对性质,可以较好地适应未来,特别是具有适应采用空间技术手段的特点。全面叙述了利用国家高精度重复水准测量资料研究我国大陆现今地壳垂直运动过程中,建立单点动态垂直基准的情况。     

基于虚拟参考站的GNSS滑坡变形监测方法及性能分析

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)技术在大坝、桥梁、滑坡等形变监测领域应用广泛。针对传统监测方法需要架设基准站、导致监测成本增加的问题,提出一种基于虚拟参考站的GNSS变形监测方法,利用连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)观测数据,生成虚拟参考站(virtual reference station,VRS)代替实体参考站,实现高精度变形监测。利用中国云南省屏边苗族自治县约30处滑坡监测点进行实验分析,结果表明,当CORS基准站间距小于40 km时,双差对流层和电离层延迟模型内插精度优于10 mm,利用观测时长大于8 h的数据,可以实现平面精度优于5 mm、高程精度优于10 mm的形变监测。     

不同反射天线覆盖和安装条件下星载GNSS?R关键参数的仿真分析

以风云三号（Fengyun 3, FY3）E星（FY3E）全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)掩星探测仪Ⅱ型(the Ⅱ generation of GNSS occultation sounder, GNOSⅡ)的星载GNSS的反射信号(GNSS reflectometry, GNSS-R)遥感场景为例,使用GNSS-R端到端性能模拟器软件,在不同反射天线覆盖（即不同天线波束宽度）和不同安装条件（包括安装天线法向不同的倾斜角度和倾斜方向）下,对可观测镜面反射点(specular point, SP)平均数量、SP最大数量、平均路径损耗、近地轨道(low Earth orbit, LEO)处反射信号入射角和SP处反射信号反射角等物理参量进行了仿真模拟,分析了各GNSS-R仿真参量与天线倾斜角度、倾斜方向和波束宽度之间的数值变化关系;并结合雪花图方法,进行了整体视角的分析。结果表明,天线波束宽度对各仿真参量的影响最大,倾斜角度次之,倾斜方向的影响最小,且天线波束宽度与SP数量成正比,与能量损耗成反比,天线设计需考虑各影响因素的平衡。