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2010年, 第30卷, 第第3期期
刊出日期:2010-08-13
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院士论坛
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GPS技术进展及其现代化
陈俊勇;
. 2010, 30(第3期): 1-4.
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对GPS 现代化的3个方面和最近两年GPS 现代化的进程进行简要介绍:一是播发新的民用导航码L1C、 L2C、L5;二是播发新的军用导航码M1、M2;三是发射第三代GPS卫星, 即GPSⅢ。到2009年底GPS已增加播发了L2C和L5民用导航码,同时拟增加GPS有效工作卫星的个数(27~30个),并调整GPS在星空中的分布构形,以改善用户在山区和大城市中GPS可接收的信号。
地壳形变与地震
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中国玉树Mw6.9地震InSAR地表形变特征分析
沈强;乔学军;王琪;张景发;谭凯;杨少敏
. 2010, 30(第3期): 5-9.
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利用ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR雷达遥感干涉像对,获取了2010年4月14日玉树Mw6.9地震的InSAR同震形变场。对形变结果的分析表明:至少有3次地表破裂;沿断层走向的形变分布范围远大于垂直断层分布范围,且对断层两侧的影响范围在10 km左右;最大的视线向形变量达54 cm,最大水平位移达180 cm;形变分布特征与左旋走滑断层特征吻合。对比ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR的形变测量结果,发现两种模式获取的结果非常一致。另外基于InSAR获取的宏观震中与野外考察结果也非常一致,表明InSAR是宏观震中快速定位的简单快捷方法。
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南海及周围地区的现今构造运动
李延兴;张静华;周伟;栾锡武;胡新康;张中伏
. 2010, 30(第3期): 10-16.
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利用南海及其周围地区的GPS数据,分析南海及周围地区速度场和应变场的空间变化,以及相邻块体之间的相对运动。研究发现,南海现今仍在继续扩张,西部是从其北边缘向南沿NWSE方向逐渐扩张的,东部是从中心向北与向南逐渐扩张的。由主张应变率计算的中央海盆近SN方向的平均扩张速率为3.1 mm/a。在南海东部(117.0°E),南北之间(11°~22°N)SN方向的扩张速率为9.3 mm/a,小于65Ma以来NNWSSE方向13.0 mm/a的平均扩张速率。南海的扩张运动是印度板块、太平洋和菲律宾海板块与欧亚板块之间的相互作用,以及南海地区地幔物质上涌共同作用的结果。
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汶川Ms8.0地震同震倾斜应变变化分析
赵斌;吕品姬;陈志遥;李正媛;谭凯
. 2010, 30(第3期): 17-21.
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对汶川地震震中附近450 km范围内倾斜仪、应变仪记录到的同震变化做了筛选统计,并根据弹性半无限空间矩形位错模型,分别采用远场地震波资料、近场大地测量资料反演的同震滑移分布模型,正演计算震中附近台站的同震倾斜、应变变化。通过对实际观测与模拟计算结果的比较,初步表明:实际观测的同震倾斜变化方向与模拟计算结果存在75%的一致性,实际观测的同震倾斜变化比模拟值大约1~2个量级;实际观测的同震应变方向与模拟计算结果仅有33.3%的一致性,实际观测的同震应变变化与模拟计算值相当或仅大1个数量级。
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汶川Ms8.0地震前后鲜水河断裂南段的变形特征
方颖;江在森;杨永林;顾国华;武艳强
. 2010, 30(第3期): 22-26.
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对鲜水河断裂南段康定和石棉两个剖面的GPS观测结果的研究表明:离断层较近的站点,由汶川地震前的左旋走滑变为震后的右旋走滑、震前的挤压变为震后拉张;不管是右旋走滑量、拉张量,还是影响范围,汶川地震对石棉剖面的影响明显大于对康定剖面的影响;由于鲜水河断裂南段具有左旋走滑背景,汶川地震的发生在一定程度上缓解了鲜水河断裂南段的地震危险性。
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汶川地震同震形变的静态和动态分析
徐韶光;熊永良;廖华;吴耀强;吕弋培
. 2010, 30(第3期): 27-30.
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汶川8.0级地震的同震形变在郫县、绵阳、中江和成都等GPS测站的水平形变分别达70 cm、31 cm、23 cm、20 cm,变形方向约N45°W,垂直于断裂带方向,且成都平原呈下降趋势。动态GPS数据处理结果显示,地震的动态变形在郫县达1 m。根据四川GPS网络参考站各站记录的汶川地震的确切发震时间,反算得到了汶川地区S波的平均传播波速。
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用GPS位移场进行中小区域变形分析方法探讨
薄万举;胡新康;董运洪;张风霜
. 2010, 30(第3期): 31-34.
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因局部区域相对全球框架不可避免地存在整体刚性平动分量,常影响对局部范围内地壳相对变形量级与特征的判读。对分离局部整体刚性平动分量的方法进行了探讨,通过实例分析认为,对京津地区28个GPS连续观测站给出的位移速率场,整体平移法和欧拉矢量法都能得到较好的效果,但相比之下,对于类似的中小区域,整体平移法更加简单明了。
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用边界元法研究川西地区的形变场与应变场
焦龙;吴云;张跃刚
. 2010, 30(第3期): 35-38.
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将巴颜喀拉地块和四川地块作为研究对象,用块体边界上的GPS位移作为输入数据,应用边界元法计算得到块体边界上的应力,再用求解出的边界应力计算块体内部的位移与应变。结果发现巴颜喀拉块体南北向为张应变作用;块体西侧张应变量较大,向东逐渐减小,到龙门山东侧应变几乎减弱为零。南北向张应变向东的迅速减弱,使得龙门山断层产生闭锁,闭锁使龙门山断裂聚集起巨大的应变能,应变能的大量积累可能是导致汶川地震发生的根本原因。
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基于HHT的地震信号自动去噪算法
杨光亮;朱元清;于海英
. 2010, 30(第3期): 39-42.
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根据希尔伯特黄模态分解的特点,结合STA/LTA算法自动识别信号模态与噪音模态,提出了基于HHT的模态分解STA/LTA的地震信号自动去噪算法。该方法不需分析信号的频谱特征,可在时域自动实现信号的高通、低通、带通滤波。对江苏如东海
Ms2.9、江苏盐城滨海Ms3.8、江苏句容Ms3.7等地震信号作自动去噪处理,证明了该方法的可行性。
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基于最小二乘配置的重力变化插值方法
彭泽辉;李辉;申重阳;孙少安;
. 2010, 30(第3期): 43-46.
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利用最小二乘配置的插值方法对动态重力场的离散观测数据进行网格化,以获取重力场动态变化图,与目前常用的插值方法所得到的结果相比表明:基于最小二乘配置的插值方法得到的精度与其他方法所获得的精度相当或略优,但获取的图像线条流畅、舒缓平稳,能更有效地描述重力场变化的形态特性。
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强震动加速度记录基线校正问题探讨
郑水明;周宝峰;温瑞智;王岚;
. 2010, 30(第3期): 47-50.
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针对汶川Ms8.0地震中3个典型的加速度基线漂移特性,分别采用基线初始化法、Iwan法及低频滤波法进行了基线校正。通过校正,基本消除了加速度记录中的低频噪音干扰,使基线大致回到了零线。通过实例分析了3种校正方法存在的问题。
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2009年7月22日武汉IGS站日食电离层异常分析
郑艳丽;聂桂根;任永超
. 2010, 30(第3期): 51-54.
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基于中国地壳运动观测网络武汉站GPS观测数据,解算得到了2009年7月22日日食及其前后两天可观测卫星传播路径上的TEC和ROT值。研究显示,日食发生过程中,空间电离层存在异常扰动,TEC值相对其前后两天有明显的降低,在日食结束8小时后电离层也出现了异常扰动;ROT经历了先降低然后恢复的过程,降幅高达0.3TECU/分钟。
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基于GPS的中国区域电离层层析反演结果分析
闻德保;周义炎
. 2010, 30(第3期): 55-58.
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针对电离层单层模型不能反映电离层垂直结构的特点,利用层析成像方法和2003年中国地壳运动监测网络提供的双频GPS载波相位数据,反演中国区域上空电离层电子密度年变化的时间序列值,分析中国区域上空电离层电子密度的周日变化特性,并研究
其在垂直方向上的变化特性以及赤道异常结构的发展和消亡过程;同时讨论了利用GPS资料反演中国区域电离层电子密度所存在的困难和需要进一步解决的问题。
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利用GPS与InSAR融合提高形变监测精度方法研究
谌华;甘卫军
. 2010, 30(第3期): 59-62.
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提出一种GPS+InSAR+CR(角反射器)的融合方法,经过论证和前期的一些实证工作,认为该方法是可行的,能对多种误差因素进行削弱和较大程度上提高形变监测精度。
理论方法研究
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全站仪一点一方向圆桩定位的简易算法与精度分析
姚连璧;谢义林
. 2010, 30(第3期): 63-66.
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为解决海上打桩过程中用全站仪进行圆桩放样问题,通过观测圆桩同一水平面上桩身一点三维坐标和桩侧面切线一个方向,建立切线坐标系统以及椭圆坐标系统模型,并根据观测量之间的相互制约关系,实现圆桩中心坐标的解算。对现场实测数据的计算验证了该算法的所能达到的精度和模型的有效性。
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附加随机模型的GPS高程转换方法
吴寒;姚宜斌
. 2010, 30(第3期): 67-70.
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提出在已有GPS高程转换函数模型的基础上,通过增加随机模型以提高GPS高程转换精度,并以二阶多项式拟合函数模型增加随机模型为例,验证了该方法能进一步提高GPS高程转换精度。
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基于改进的布尔沙模型的坐标转换方法
陈宇;白征东;罗腾
. 2010, 30(第3期): 71-73.
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提出一种改进的布尔沙转换模型——坐标系原点重心化的七参数模型,利用清华校园实测数据计算及模拟数据的对比分析,表明该方法明显优于普通的布尔沙坐标转换方法。
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整体最小二乘求取坐标转换参数
孔建;姚宜斌;许双安
. 2010, 30(第3期): 74-78.
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基于整体最小二乘方法推导求取坐标转换参数的公式,使用参数变换方法求解参数估计公式的非线性问题,避免了常规的矩阵分解方法计算的复杂性。另外,为了适应不同地区使用不同的转换模型,还推导了仿射变换模型的参数估计公式。
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基于ARIMA(p,1,1)的电离层预报模型
刘军;柴洪洲;刘先冬;陈轲
. 2010, 30(第3期): 79-82.
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利用ARIMA(p,1,1)对IGS发布的电离层格网数据进行逐点建模,并对线性最小方差预测(一般预测法)和修正预测两种方法的预测结果进行比较。结果表明,修正预测法在一天的短期预测时高精度点所占比例较多,但在VTEC极值点可能会出现预测值偏离实测值较大的情况;一般预测法在较长时间内的预测精度仍较好。
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区域对流层延迟水平变化对GPS测量精度的影响
陈招华;戴吾蛟
. 2010, 30(第3期): 83-87.
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在局部地区或更小的区域中,不同位置存在一定的气象差异,这导致对流层延迟无法通过差分完全消除。为分析这种气象差异带来的残余对流层延迟对GPS测量精度的影响,对长度不同且高差较小的基线在不同气象条件下进行了解算分析。结果表明:当基线大于15 km时,残余对流层延迟是影响GPS高程测量精度的主要误差来源,且随着基线长度的增大残余对流层延迟误差越大;当基线长度接近或超过30 km时,残余对流层延迟常使基线解算失败;潮湿而炎热的气象条件下,对流层延迟水平变化较大,残余对流层延迟影响更大。
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区域GPS大地网在地球参考框架中表达方法研究
王鹏;吕志平;张西光
. 2010, 30(第3期): 88-91.
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给出对区域GPS大地网进行解算或改造的最小约束法。几种不同约束解集的比对结果表明:最小约束法是一种区域GPS大地网在地球参考框架中表达的最优方法。
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第二代小波在GPS双差观测值消噪中的应用
何永红;文鸿雁;靳鹏伟
. 2010, 30(第3期): 92-95.
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讨论第二代小波变换的基本原理和变换过程,并将第二代小波变换引入到GPS数据处理中。实验证明,第二代小波变换对GPS信号去除高频噪声具有一定的效果。
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误差判别统计量和参数初值对抗差估计的影响分析
李金龙;徐君毅;
. 2010, 30(第3期): 96-99.
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针对抗差估计中难于获得可靠参数初值的问题,提出基于高崩溃点的初始等价权求取参数初值,以提高抗差估计的崩溃污染率。计算结果表明,采用该方法求得参数初值并求解残差能有效抵制粗差对残差的影响,有利于计算合理的等价权,在观测量粗差污染率较高时,该方法仍有效。
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GPS连续站水平分量时间序列共模误差识别的欧拉-小波法
杨博;张风霜;韩月萍
. 2010, 30(第3期): 100-104.
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结合先验误差、欧拉法、小波方法及地壳形变分析的特点,探讨了共模误差的识别与消减处理模式,对于不同情况给出不同的处理方案,可最大程度地消减共模误差。
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基于PPLN的时序数据组合预测模型
严勇;杨必胜;王颖
. 2010, 30(第3期): 105-109.
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针对观测数据时间序列,综合组合预测与投影寻踪学习网络的优点,提出一种新的预测模型。即采用静态预测法提取多组趋势项部分,自回归模型提取周期项部分,将它们都作为投影寻踪学习网络的输入部分,然后利用PPLN具有逼近复杂非线性函数的能力,通过网络学习与训练解决传统方法定权困难的问题。沉降预测的实验结果表明,与传统的曲线拟合法、变权重组合预测法相比较,该预测模型精度更高、具有实用性。
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DCB对精密单点定位精度影响研究
黄健;汪平;阮仁贵;林瑜滢;张勇
. 2010, 30(第3期): 110-112.
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分析精密单点定位观测模型中的卫星钟差改正项(包含硬件延迟偏差改正),给出采用IGS精密卫星钟差产品进行卫星钟差改正时的硬件延迟偏差改正方法。并通过实测数据定量分析硬件延迟偏差改正在静态及动态两种定位方式中的影响。实验结果表明:精密单点定位中,硬件延迟偏差改正对静态定位的影响很小,可以忽略;对动态定位的影响可达到cm级,应该加以考虑。
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天线相位中心偏差变化及改正模型对精密单点定位精度的影响
涂锐;黄观文;邹顺
. 2010, 30(第3期): 113-117.
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利用精密单点定位程序对IGS站的实测数据进行计算,结果表明:平面方向,天线相位中心偏差和变化对精密单点定位精度影响较小;高程方向,天线相位中心偏差可造成厘米级的影响,天线相位中心变化的影响约5 mm;相比相对天线相位中心改正模型,使用绝对相位改正模型具有更多优点,尤其用于高精度GPS授时其精度明显提高。
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用星载单频GPS数据实时定轨的电离层延迟改正
郑磊;李征航;刘万科
. 2010, 30(第3期): 118-121.
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对“电离层比例因子法”进行改进,并利用CHAMP低轨卫星在不同太阳活动情况和不同轨道高度条件下的观测数据进行验算,计算结果表明改正后的“电离层比例因子法”具有很好的通用性和有效性。
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地应变计算Delaunay三角网在MATLAB与GMT环境下的相互转换
肖根如;甘卫军;陈为涛
. 2010, 30(第3期): 122-126.
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地壳应变率计算的传统方式是将GPS站点组成三角形进行计算,因Matlab与GMT在构造Delaunay三角网时采用不同的算法,对于同一套数据生成结果有明显的差异。通过研究Matlab与GMT构建三角网结果输出的数据格式,利用Perl语言编写程序将两套结果进行转换,实现
Matlab与GMT软件在绘制Delaunay三角网时的相互转化并构建同样的三角网结果,绘图时再结合GMT的地形底图,取得了较好的表达效果。
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基于MODIS和GPS的DInSAR大气延迟改正
杨成生;张勤;赵超英;朱武;王亚男;王宏宇
. 2010, 30(第3期): 127-131.
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利用西安地区2006年7月至2009年7月7期GPS观测数据及相应的MODIS数据,分析MODIS水汽的校正模型。运用西安地区的Envisat数据和MODIS水汽数据进行DInSAR大气延迟改正,实验结果表明:在大气状态变化缓慢时,利用MODIS数据对DInSAR结果有一定的改善。
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基于不同地形的GPS对流层延迟插值方法研究
王勇;焦健;曾琪明;刘严萍
. 2010, 30(第3期): 132-136.
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通过利用北京、武汉两地的GPS数据,采用反距离加权法、克里金法研究不同地形下GPS对流层延迟插值效果。经比较,反距离加权法与克里金法的插值效果基本一致,在对武汉地区进行GPS对流层延迟插值时插值效果均在毫米级,在北京地区的插值效果则有不同:平坦地区插值效果达到毫米级;山区插值效果为厘米级,无法满足应用需求。
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小波分解与EMD在变形监测应用中的比较
罗飞雪;戴吾蛟
. 2010, 30(第3期): 137-141.
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为分析经验模式分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)在GPS动态变形监测应用中的可行性和有效性,利用模拟数据和振动台的GPS实测数据分析比较了EMD和小波分析在信号去噪和多尺度分解上的能力。结果表明:EMD和小波均能较准确地提取结构振动信息,但当噪声较大时小波去噪和多尺度分解稳定性略优于EMD,而EMD则基于数据本身具有自适应性,不受小波基选择和分解层数的影响。
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扰动重力矢量对惯性导航系统的误差影响
李姗姗;吴晓平;王凯
. 2010, 30(第3期): 142-146.
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探讨扰动重力矢量引起的惯性导航系统位置与速度误差的数学计算方法,通过对某海域重力异常的计算,分析扰动重力矢量引起的惯性导航系统位置与速度误差量级的大小及特性。提出重力辅助惯性导航中重力传感器输出的信息,除了能应用于重力匹配以校正惯性导航系统陀螺漂移等累积误差外,还可用于惯性导航比力方程的重力场改正,以消除力学方程中的惯性导航舒拉误差。
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参数加权的Givens变换算法及其在导航卫星广播星历拟合中的应用
崔先强;
. 2010, 30(第3期): 147-150.
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推导参数加权的Givens变换解算公式,并用于控制导航卫星星历参数估值。计算结果表明,参数加权的Givens变换算法不仅数值稳定性好、计算效率高,而且能简单地给出合适的参数先验权,很方便地使超限的导航卫星广播星历参数估值回落在所要求的范围内。
观测技术
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DZW重力仪和VS-1倾斜仪的传递函数与响应特征
蒋骏;陈德璁;林钢;张雁滨;马晓飞;李畅
. 2010, 30(第3期): 151-155.
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介绍DZW重力仪和VS-1倾斜仪的系统构成和工作原理,报道HUST台站用其观测到的“震颤异常波”。给出仪器系统的传递函数,描述固体潮观测仪器的特点和参数检验,并对观测现象进行分析解释。
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前兆观测仪器入网方案研究
何案华;黄晓华;陈懿德;熊先保;赵刚
. 2010, 30(第3期): 156-159.
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以厦门地震台为试点,在保留该台原“九五”通信模式的前提下,完成其“九五”前兆仪器无缝接入到“十五”前兆数据管理系统。实验结果显示该方案运行稳定、误码率低、完全兼容“九五”标准与“十五”规程。