为提高ZTD垂直外推精度,提出一种中国区域精细分层的ZTD(zenith tropospheric delay fine-scale stratification, ZTDFS)垂直改正模型,该模型在10 km以下精细分层并顾及每层季节和日内变化特征,同时充分考虑了三阶指数函数的递减因子的时空变化特征。探空数据结果显示,ZTDFS模型的RMSE均值为31.43 mm,较GPT3模型精度提升36.6%。GNSS ZTD数据评估结果表明,在500 m以上,ZTDFS模型的RMSE均值为28.64 mm,较GPT3性能提升9%。随着高度的上升,ZTDFS模型的性能优势逐渐显现。
针对全球导航卫星系统干涉反射(GNSS-IR)反演土壤湿度中,未建模误差导致振幅提取结果存在一定偏差的问题,提出一种利用半参数模型引入非参数向量补偿未建模误差以优化振幅提取的方法。将参数模型与半参数模型提取振幅的土壤湿度反演结果进行对比。结果表明,相较于参数模型,半参数模型提取的振幅在单星及多星融合上进行土壤湿度反演精度更优,利用半参数模型补偿未建模误差能够提高反演结果的精确性。
针对高椭圆轨道(HEO)高度变化应采取不同阶次的重力场模型这一问题展开研究。使用重力场优化递推算法,对54个轨道高度不同的圆轨道采用不同阶次的重力场模型进行6 h轨道积分并统计其误差,构建多项式、幂函数、有理数逼近和分段取舍4种重力场阶次选择模型。利用仿真探月工程中4个HEO进行实验验证,结果显示,4种模型积分时间由13~15 s下降到2~3 s,极大提高了计算效率,且4种选择模型积分时间接近;在4种选择模型中多项式拟合模型积分精度最高,4个HEO采用多项式拟合模型比分段取舍模型的积分精度分别提高55.25%、95.88%、77.33%、76.23%。
利用CNES 1 a的实时轨道与钟差产品,以用户测距误差(user range error,URE)为评价指标,通过与事后产品对比的方法分析GPS、Galileo、BDS-2和BDS-3的故障率、故障类型、故障来源及故障排除后的精度与PPP性能。结果显示,GPS与Galileo的故障率低于BDS,BDS-3与BDS-2的故障率存在显著差异;对于故障类型而言,突变故障最少,而钟差为主要故障来源(大于65%);故障排除后,GPS、Galileo、BDS-3的用户测距精度(user range accuracy, URA)均值分别为0.02 m、0.03 m、0.05 m,BDS-2中不同卫星URA差异较大。全球测站仿动态PPP测试显示,剔除卫星故障时段可有效保障定位精度。
在惯性行人导航中,传统固定阈值检测方法常因误检和漏检问题导致行人定位误差显著增大。针对此问题,提出一种改进的零速区间检测算法。该算法首先基于广义似然比检测(GLRT)构建自适应阈值检测模型;然后利用多重约束检测所获取的阈值,剔除自适应检测中的误检信息,从而提高零速区间的检测精度。为验证算法性能,设计2种实验场景:L形和矩形路线下的常速行走与快速行走。实验结果表明,与加速度幅值方差检测(AMV)和GLRT算法相比,本文算法不仅简单易实现,且参考点的RMSE降低40%以上,显著提升了惯性行人导航的精度。
提出一种融合超宽带(UWB)与低成本微机电(MEMS)惯性测量单元(IMU)的组合定位方法。首先利用测距偏差校正与卡尔曼滤波对UWB测距数据进行优化,再通过UWB/IMU融合模型实现多源传感器优势互补。实验结果表明,优化后UWB的平均定位精度由15.70 cm提升至13.75 cm,RMSE由22.45 cm降至19.70 cm。在非视距(NLOS)场景中,当UWB信号突变或丢失时,融合系统仍能提供连续可靠的位置信息,平均精度为13.23 cm,RMSE为17.90 cm。
现有的GNSS接收信号分类研究主要针对专业级接收机,通过提取信号特征将其区分为视距(LOS)和非视距(NLOS)信号,以实现高精度定位。然而,这些研究中所采用的信号特征和分类方法并不一定适用于智能手机中低成本GNSS芯片的信号特性。本文提出一种基于机器学习的智能手机GNSS接收信号LOS/NLOS分类方法。该方法结合了载噪比、仰角、伪距残差、归一化伪距残差以及伪距残差百分比5个关键指标,并融合基于深度学习的天顶视图语义分割和卫星标定技术,构建精确的训练数据集。在典型城市场景下对多种机器学习模型进行评估,结果表明,所提出的方法在不同型号智能手机上的平均分类准确率达到85.8%。
为模拟地形对同震形变的影响,建立3种不同的地形模型。结果显示,与平坦地形相比,凸起地形使平面位移量减少,而凹陷地形使平面位移量显著增加。2024年新疆乌什MW7.0地震震中区域地形差异较大,真实地形对此次地震同震形变的影响尚不明确。采用谱元法模拟此次乌什地震的同震形变,并将其与D-InSAR同震位移场进行对比。结果表明,在E、N、U方向,地形因素对同震形变的影响分别可达8.5%、26.9%、6.8%。
以定日MS6.8地震为例,构建研究区地表温度、表面净太阳辐射等多变量数据集,对各变量数据集进行时间序列分解后,利用GESD(generalized extreme studentized deviate)算法提取异常信息,最后使用加权平均法集成多变量的异常提取结果并进行分析。结果表明,定日MS6.8地震震前半年的热红外异常呈现“出现-增强-减弱”的周期性变化特征;定日MS6.8地震发生在异常出现最大值后的第100天,且异常的主方向为NW-SE,与此次地震的发震构造登么错断裂约呈45°夹角。
利用Sentinel-1A数据,使用D-InSAR技术获取2025-01-07西藏定日MS6.8地震视线向(LOS)同震形变场,通过贝叶斯方法获得发震断层几何参数,利用SDM反演断层滑动分布,并计算同震库仑应力变化。反演结果显示,发震断层走向187.34°,倾角56.40°,震中位置为87.50°E、28.64°N,对应深度为6.81 km。同震滑动分布最大滑动量为4.24 m,平均滑动角为-58.82°,表明本次地震以正断为主,兼具少量左旋走滑性质,反演得到的矩震级为MW7.0,初步认为发震断层为登么错断裂。另外,札达-拉孜-邛多江断裂、达吉岭-昂仁-仁布断裂、藏南拆离系断裂所在的部分区域及申扎-定结断裂和登么错断裂的南端区域,库仑应力增加量都超过0.1 bar,未来地震危险性值得更多的关注。
通过野外调查、室内研究及锆石U-Pb定年等方法,对大别造山带东缘沈家-官庄韧性剪切带的几何学、运动学及年代学特征进行详细研究,并探讨其剪切活动时限的地学意义。结果显示,沈家-官庄韧性剪切带自西向东走向由NNW-SSE向SWW-NEE转变,倾向由NEE向NNW逆时针旋转,倾角由40°左右逐渐增加至55°左右,运动学特征由正向滑覆剪切向右行平移剪切转变,总体表现为一向SW凸出的“弓”形、上盘向NEE运动的滑覆型韧性剪切带,启动时间不早于129.3±2.5 Ma,结束于124.7±1.7 Ma之前;韧性剪切活动结束标志着大别造山带陆内造山演化阶段结束,造山后不均一断块隆升阶段开始,大别山乃至中国东部地区构造体制转换已完成,进入滨太平洋构造域,可能与西太平洋区伊泽奈崎板块运动方式发生重大调整关系密切。
通过模拟的重力数据平差对比不同漂移模型和平差方法的差别,并在此基础上对重力平差算法进行一定优化,提出多次段差平差和约束线性规划平差的方法。结果表明,多次段差平差方法部分优于其他平差方法,约束线性规划平差方法整体优于其他平差方法。
提出一种适用于动态滑坡变形监测点的多路径误差削弱方法。该方法将残差提取过程中使用的固定位置参数替换为反映真实变形的动态位移参数,以消除变形引起的系统性误差。分别采用恒星日滤波(SF)和多路径半天球图(MHM)在动态滑坡场景中对多路径效应进行削弱。实验结果表明,所提的基于动态位移参数的多路径削弱方法能够有效应用于动态变形监测场景。与原始未滤波结果相比,在滑坡等速变形阶段,基于动态位移参数的SF和MHM,在东方向上的定位精度分别提高13%和27%,在北方向上分别提高15%和30%,在高程方向上分别提高11%和22%;在滑坡加速变形阶段,基于动态位移参数的SF和MHM,在东方向上的定位精度分别提高12%和24%,在北方向上分别提高23%和32%,在高程方向上分别提高5%和19%。
针对传统最小二乘配置(traditional least squares collocation,TLSC)算法在大尺度区域地壳运动速度场高精度拟合中,在监测站点稀疏区域与块体边缘处速度场拟合结果会出现异常与不平滑的问题,结合K-means聚类算法与TLSC算法发展了一种基于K-means聚类的最小二乘配置法(KLSC),并在青藏高原GNSS地壳运动实测速度场中验证该方法的有效性。结果表明:1)相较于TLSC算法,KLSC算法利用K-means算法在无监督分类中的优势,基于GNSS速度场本身特征先将研究区域划分为多个速度相似的子区域,然后在每个子区域内分别利用TLSC进行速度场拟合,避免了局部复杂地质环境对区域速度场拟合精度的影响;2)KLSC算法以各网格点到各聚类中心的距离最近为依据选取拟合参数,解决了数据稀疏区域速度场拟合结果较差的问题;3)KLSC算法利用次近距离拟合并结合卷积滤波,有效解决了块体边缘处速度场拟合结果不平滑的问题;4)KLSC算法拟合的速度场的RMSE精度和相关性均优于TLSC算法,东、北向拟合速度场RMSE精度分别提高37%~48.2%和52.1%~67.2%,相关性分别提高24.1%~24.7%和4.7%~5.2%。
利用IGETS网络中中国和欧洲的5台超导重力仪的长期观测数据,采用不同气压改正策略,分析导纳值时变性对潮汐参数确定的影响。结果表明,导纳值时变特性会显著影响潮汐参数,对地球自由核章动周期时变特征分析的影响可达10个恒星日。顾及导纳值时变特征及全球气压效应改正后的潮波振幅因子与理论值更为接近,这对区域潮汐模型构建及微弱动力学信号分析具有重要参考意义。
利用四分量钻孔应变仪对江苏省徐州和高淳地区2019—2023年地壳应变变化进行定量分析,探究区域应变场特征及其与地震活动性的关系。由应变参数结果可知,徐州和高淳地区在研究时段处于稳定状态。高淳台潮汐因子响应值在江苏盐城大丰海域5.0级地震前后出现先离散后稳定的异常变化。通过分析其变化特征、与断裂走向和地震震源机制解的关系推断,在孕震过程中,该区域应力应变经历了从积累到释放的过程,且潮汐因子能够在一定程度上反映该变化。