不同海潮模型对GNSS站负荷位移计算的影响

基于古登堡平均地球模型和积分格林函数方法,利用中国近海海潮模型Chinasea 2010、Naoregional 1999和全球海潮模型EOT11a,计算中国沿海GNSS连续运行站上的海潮位移负荷影响,并对其均方根RMS及和方根RSS进行综合分析。结果表明,2种近海模型分潮波位移负荷差异水平分量大部分为亚mm级,垂直分量普遍为mm级,最大达5.8 mm;Chinasea 2010模型比Naoregional 1999模型在中国海域覆盖面积大,2种模型在黄海和东海海域差异较大,在渤海和南海海域差异较小;模型差异与测站位置及潮波频率均有关系,应比较观测资料的负荷改正效果,择优采用适宜本区域的模型。     

海潮模型和格林函数对海潮位移改正的影响

根据海洋负荷潮理论，海潮位移改正的计算取决于海潮模型和格林函数的选取，因此，针对不同的海潮模型和不同的格林函数分别计算了海潮位移改正，并且比较和分析了它们对海潮位移改正所带来的影响。结果表明，不同海潮模型和不同格林函数对海潮改正的计算值有一定的影响，而且相对来说，不同海潮模型所引起的差别较大，但是这种差别对GPS数据处理的最终结果影响不大。     

新西兰海潮负荷位移建模精度分析

为评价新西兰海潮负荷位移建模精度,利用新西兰189个GPS站11 a的实测数据,基于静态精密单点定位测定8个半日潮波及周日潮波的海潮负荷位移参数,并将其与7种全球海潮模型及4种地球模型计算的海潮负荷位移改正值进行比较。结果表明：1）TPXO7.2模型负荷位移改正值与GPS解算的海潮负荷位移参数最符合,M2、N2、O1和Q1潮波均方根误差在水平方向小于0.5 mm,垂直方向小于0.7 mm;2）不同地球模型对确定海潮负荷位移的影响主要体现在M2和N2潮波;3）GPS估值和海潮模型值之间的残差矢量呈现出大小及方向上的区域一致性,部分站点异常的残差值可能反映出当前SNREI地球模型的缺陷。     

不同海潮模型对中国沿海区域海潮负荷位移改正影响分析

选取FES2004、EOT11a、TPXO7.2和Chinasea2010等4个海潮模型,首先通过矢量差评价不同海潮模型的潮波参数差异,然后利用中国大陆构造环境监测网络23个沿海测站的GNSS连续观测数据,通过计算不同海潮模型改正前后GNSS时间序列的wRMS,评价基于不同海潮模型的海潮负荷位移改正的有效性。结果表明,不同海潮模型的潮波参数存在mm级差异,且沿海区域差异远比内陆区域显著。此外,海潮负荷改正对中国沿海区域测站坐标时间序列wRMS影响较大,大部分测站坐标时间序列进行海潮负荷改正后,wRMS减小10%~70%;改正后wRMS改善幅度与测站所属区域有关,东海沿岸测站wRMS的改善较渤海、黄海和东海沿岸测站更显著,可减小50%以上;wRMS改善程度的模型间差异为1%~2%,其中基于FES2004模型的改正对序列wRMS的影响最大,可达67.5%。     

全球海潮模型最新进展及在中国沿海精度评估

介绍TPXO、FES、Chinatide、MIKE Global Tide、Utide等典型海潮模型,总结归纳其同化潮汐数据来源和最新的海洋地形数据,利用我国沿岸长期验潮站以外的26个中短期潮位观测站评估TPXO等海潮模型预报精度。结果表明,全球海潮模型对我国沿海M2分潮的预报精度普遍较低,且主导了几种海潮模型在中国海域的整体预报精度;相比MIKE Global Tide和TPXO7.2,TPXO8、TPXO_Yellow Sea 2010和TPXO_China&Ind模型在我国沿海的预报精度更高。     

中国台湾地区海洋负荷潮汐对重力、位移、倾斜和应变固体潮观测的影响

利用最新的由卫星测高数据解算获得的Csr4.0全球海潮模型，中国近海海潮资料和标准地球模型负荷格林函数，采用积分格林函数方法研究了台湾地区10个台站的重力，位移，倾斜和应变固体潮观测中的海潮负荷效应。给出了4个主要潮波（O1，K1，M2，S2）的负荷振幅和相位，研究了负荷应变花分布特征，构制了台北站的负荷时变特征，数值结果说明，台湾地区各台站受海潮影响十分明显，因此在实施重力，位移，倾斜和应变固体潮观测中心必须考虑海潮负荷效应。     

高精度大地测量中倾斜及应变观测的海潮改正

基于卫星测高资料得到的CSR4 .0全球海潮模型精度已明显优于早期海潮模型 ,采用精度高的海潮模型重新计算海潮改正是当今高精度大地测量中必须解决的问题。利用CSR4 .0全球海潮模型顾及中国近海海潮图计算了海潮引起中国测站的倾斜及应变海潮改正 ,此结果对我国倾斜及应变观测数据处理有重要的实用价值。另外 ,文中还比较了不同地球模型对应的格林函数对倾斜及应变海潮改正的影响 ,认为在计算中国测站的海潮改正时 ,用中国近海海潮图取代全球海潮的中国近海部分是必要的。     

利用PPP反演海潮负荷位移参数

选取高纬地区的3个CORS站以及中纬地区的SHAO测站,利用PPP浮点解计算测站未经海潮负荷位移改正的坐标时间序列,采用傅里叶变换方法提取分潮的周期信息,进而反演其中8个主要分潮的海潮负荷位移参数,将其与5个全球海潮模型DTU10、EOT11a、GOT4.8、TPXO.7.2、FES2004计算得到的海洋负荷位移参数比较。结果表明,PPP反演得到的8个主要分潮的海潮负荷位移参数与海潮模型计算结果具有较好的一致性,两者均方根差异为mm级,说明利用PPP反演海潮负荷位移参数是可行的。     

沿海和岛屿重力海潮负荷改正模型——以马祖岛为例

基于NAO99b全球海潮模型、NAO99Jb区域海潮模型、验潮站资料和SRTM地形数据确定的高空间分辨率海陆边界数据,构建我国沿海和岛屿高精度重力海潮负荷改正模型。以马祖岛为例介绍该模型,并采用实测的绝对重力测量资料进行验证。结果表明,经该模型改正后的重力观测精度明显提高。     

中国区域GPS站海潮负荷形变特征分析

讨论5个全球海洋潮汐模型NAO99b、FES2004、GOT4.7、TPXO7.2和EOT11a在中国区域的差异性和适用性,并基于这些全球海潮模型和高分辨率区域海潮模型,分析中国区域GPS站海潮负荷形变特征。采用GIPSY软件对中国区域GPS站长时间观测数据进行处理,分析高精度区域海洋潮汐模型对中国沿海GPS站高精度位置时间序列的影响。分析表明,加入区域海洋潮汐负荷形变后,对GPS时间序列垂向的影响最大可达5.01 mm,可能会引起GPS时间序列中包含15 d和173 d 的虚假周期信号。     

利用短期静态PPP结果反演海潮负荷位移

采用香港11个GPS测站的观测资料进行1 h、2 h、3 h和4h静态PPP解算,获得4组PPP坐标序列,利用调和分析求取11个测站处8个主要分潮的负荷位移参数（振幅和相位）,将其与海潮模型计算的负荷位移参数进行对比,并比较分析PPP反演值与海潮模型值改正海潮负荷信号的效果。结果表明,垂直和水平方向上,不同PPP结果反演8个分潮的负荷位移分别具有约5 mm和7 mm的差异;PPP反演8个分潮垂向负荷位移优于全球海潮模型,但水平方向上的反演效果稍弱。     

用CSR4.0+CS模型计算海潮负荷改正

介绍了CSR3．0与CSR4．0 CS海潮模型，并对两模型进行了分析和实算比较，认为CSR4．0 CS比CSR3．0海潮模型精度更高，在计算中国测站海潮改正时，顾及中国近海海潮图是必要的。对我国第二期水准路线用CSR4．0 CS模型计算了海潮负荷改正，结果表明：海潮负荷对高精度水准测量的影响，主要取决于水准路线的近海位置，越是近海地区越明显；在近海区域，这项改正不能忽略。     

青岛台站重力固体潮和海潮负荷特征研究

选取青岛台站2012-01~2013-02 gPhone重力仪连续观测资料进行预处理和调和分析,获得其重力潮汐参数,并选取8个全球海潮模型对O1、K1和M2潮波进行海潮负荷改正。结果表明：1）8个主要潮波调和分析的振幅因子标准差均在2.6%之内,与理论潮汐模型值的差异也在3.0%之内;2）利用海潮模型对O1、K1和M2潮波进行改正能有效地降低残差矢量,观测残差负荷改正的有效性大致分布在30%~75%,全球海潮模型对青岛台站主要潮波的海潮负荷改正差别不大。     

海潮负荷对GPS基线的影响

利用由卫星测高数据反演获得的NAO99海潮模型（23个潮波）计算了海潮变化对上海、乌鲁木齐、北京和广州台站GPS定位的影响,研究了海潮负荷对由这些台站组成的4条GPS基线的影响。结果表明海潮负荷对单点定位的影响在沿海地区达到厘米量级。对内陆台站的影响小于1cm;而对基线的影响均小于1cm,并与基线方位角和台站负荷影响大小密切相关,其相对影响在10^-4～10^-9量级,这在高精度的GPS基线尤其短基线测量中是必须考虑的。     

CG型重力仪用于海潮负荷观测的可行性

为验证便携式相对重力仪用于短时重力潮汐观测的可行性,在厦门地震台进行同址对比测试。以利用gPhone重力仪的长观测时段数据修正的FES2004海潮模型为参考,分离出gPhone、CG-5和CG-6型重力仪的静态观测残差序列。结果表明,CG-5和CG-6型重力仪在1 CPD(circle per day)和2 CPD附近的噪声水平(非线性漂移)与gPhone重力仪接近,对主要的全日分潮和半日分潮分析影响较小,观测精度能满足短时海潮模型修正的需要。以CG-5型重力仪在平潭岛的短时重力潮汐数据修正FES2014海潮模型得到测站海潮模型,并回测35 d前绝对重力观测时段的重力海潮负荷值。改正后组均值残差标准差从FES2014模型的2.7μGal降至1.8μGal,由此验证了CG型便携式相对重力仪用于海潮负荷观测的可行性。     

CG型重力仪用于海潮负荷观测的可行性北大核心CSCD

为验证便携式相对重力仪用于短时重力潮汐观测的可行性,在厦门地震台进行同址对比测试。以利用gPhone重力仪的长观测时段数据修正的FES2004海潮模型为参考,分离出gPhone、CG-5和CG-6型重力仪的静态观测残差序列。结果表明,CG-5和CG-6型重力仪在1 CPD(circle per day)和2 CPD附近的噪声水平(非线性漂移)与gPhone重力仪接近,对主要的全日分潮和半日分潮分析影响较小,观测精度能满足短时海潮模型修正的需要。以CG-5型重力仪在平潭岛的短时重力潮汐数据修正FES2014海潮模型得到测站海潮模型,并回测35 d前绝对重力观测时段的重力海潮负荷值。改正后组均值残差标准差从FES2014模型的2.7μGal降至1.8μGal,由此验证了CG型便携式相对重力仪用于海潮负荷观测的可行性。     

FES2004和GOT4.7海潮模型改正对全球PPP的影响特征及差异分析

针对目前少有全球范围PPP海潮负荷影响特征分析的问题,对比FES2004与GOT4.7海潮模型改正前后20个IGS站静态和动态PPP的解算结果,探讨2种模型下的潮波差异。实验结果表明,海潮负荷引起全球沿海站点的U方向位移达5 cm,但在地中海及波罗的海等陆间和内陆海域,并非单纯随站点离海岸线越近位移越大;海潮负荷在世界范围24 h静态PPP中对坐标误差RMS的影响达数mm,改正后收敛时间提升率最高达30%,但在某些岛屿和陆海交界地带对E、N方向的改正效果较差;基于2种模型计算的全球M₂分潮U方向差异在近海区域最大可达13 mm,且地理分布上与海潮本身无必然联系,负荷形变差异具有与海潮类似的周期性特征,在马来群岛附近达数mm,且半日潮差异高于周日潮与半月潮。     

海潮负荷地心运动对GPS坐标时间序列周期信号的影响分析

分别采用地球系统质心（center of mass of the whole earth system, CM）和固体地球质心（center of mass of the solid earth, CE）框架的海潮负荷(ocean tide loading, OTL)改正计算132个全球站的静态精密单点定位PPP坐标,分析海潮负荷引起的地心运动对GPS坐标时间序列的影响。结果表明：1）海潮负荷地心运动在水平和垂直方向上引起的坐标差异分别为0.7 mm和1.3 mm,海潮负荷地心运动对坐标时间序列的影响具有显著的区域分布特征;2）在CM-OTL和CE-OTL中,海潮负荷效应引起的周期信号明显减小,海潮负荷改正所属框架与GPS轨道所属框架的不一致将引入GPS交点年信号、14 d、9 d信号;3）利用IGS精密轨道进行PPP计算时,应采用CE框架进行海潮负荷改正。     

海潮模型对陆态网络GNSS观测的影响

选取FES2004、NAO.99b、FES2014b、EOT20、GOT4.10c、TPXO9.5a海潮模型分别对253个陆态网络GNSS测站进行海潮负荷位移(ocean tide loading displacement, OTLD)改正,分析未模型化或模型不准确的OTLD对陆态网络GNSS高程时间序列和天顶对流层延迟(zenith tropospheric delay, ZTD)估计的影响。结果表明,OTLD影响越大,不同海潮模型改正对GNSS高程时间序列的w_RMS改善效果和差异越明显,改善效果最高可达52%以上,最大差异可达11%;海潮模型差异造成的GNSS最大混叠信号振幅约为4 mm,对应周期主要为14.8 d、365 d; OTLD与ZTD偏差存在准线性关系,使用的海潮模型实用性越好,两者线性关系越明显;FES2014b模型对GNSS高程时间序列的w_RMS、混叠周期、ZTD估计的OTLD改正效果均最优。