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GNSS高程时间序列周期项的经验模态分解提取 总被引：1，自引：0，他引：1
针对传统方法——常振幅常相位的周年+半周年谐波模型法不能准确提取GNSS高程时间序列中周期项问题,该文以中国区域10个IGS基准站在ITRF2008框架下2005—2015年高程时间序列为例,采用经验模态分解(EMD)提取各测站高程时间序列的周期项。对传统方法和EMD两种方法提取的周期项做Lomb_Scargle谱分析,用功率谱图分析了这两种方法提取序列周期项的能力。实验结果表明,EMD方法较传统方法更能准确、自适应地提取GNSS高程时间序列的周期项。 相似文献
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利用完备经验模态分解方法（CEEMD）对我国沿海地区6个GNSS基准站（2010—2018）的高程时序数据进行了处理分析。结果表明：CEEMD在高程时间序列分析中具有一定的优越性,可准确分解出各GNSS站高程时序中存在的周、月、季节、年等变化周期项,其中周年运动是主要贡献项,各站高程时间序列的短周期变化与潮汐变化周期具有密切关联性;沿海GNSS站的地面沉降既具有区域的一致性,又存在区域间差异性,其中D区DBJO、DZJJ站呈现先下降后上升的趋势,N区NZUH、NWZU站呈下降趋势,B区的BZMW呈上升趋势,而同海区的BLHT站则呈显著的下降趋势。 相似文献
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GPS站坐标时间序列中存在的周期性与非周期性误差严重影响了对测站运动特征的分析及其非线性变化的物理机制解释。因此,为削弱噪声的影响,本文首先利用区域叠加滤波法去除了南加利福尼亚地区16个测站时间序列的共模误差,以此削弱时间序列中存在的包括周年和半周年误差在内的周期性误差。为去除滤波后残留的噪声,对滤波后的信号进行静态离散小波变换,提取了周期为半周年以上的信号。结果表明,联合区域叠加滤波法与小波变换对GPS站坐标时间序列进行处理,既能够削弱周期性误差对信号的影响,又能较好地提取测站的非线性运动信号。 相似文献
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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。 相似文献
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基于陆态网络全球卫星导航系统（GNSS）观测成果,采用功率谱分析法和最小二乘方法,以华北地区为例,研究了区域基准站高程时间序列的非线性变化特征,并分析了不同环境负载的影响.结果表明,GNSS基准站高程方向存在显著的周年和半年周期特征,且周年特征要显著于半周年特征.位于不同地区的基准站的振幅和相位存在差异,华北平原南部地区的周年振幅要大于北部地区,整体上华北地区周年变化在秋季时节振幅达到最大.不同环境负载效应对华北GNSS高程位移的影响不一致,利用三种环境负载修正GNSS序列后,水文负载的修正效果最好,非潮汐大气负载次之,非潮汐海洋负载修正结果不理想. 相似文献
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利用小波谱分析了中国区域IGS（International GNSS Service）站坐标时间序列中周期信号成分及其随时间的变化,根据小波谱中小波系数的能量在时域上的变化对时间序列进行分段,然后采用方差-协方差验后估计法分析了白噪声+闪烁噪声组合模型下测站在不同时间段的运动特征及变化规律。结果表明,中国区域的IGS站运动特征在不同时间段内是变化的,其中URUM站垂直速度变化大于4 mm,BJFS以及CHAN站水平速度变化大于2 mm,其余站速度变化均在2 mm以内;周年、半周年信号的振幅也均有差异,其中BJFS站垂直分量周年振幅变化最大,超过5 mm;此外,强度较弱的其他周期项存在于分段时间序列中,但其对速度、周期振幅以及噪声分量估计结果影响较小;对时间序列进行分段估计,所得的参数不同,其相差程度可反映出不同时间段内的板块运动等地球物理因素变化的差异。 相似文献
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GPS时间序列周期信号的精准提取对趋势的估计具有重要的影响。相较于传统的常数振幅周期信号模型,已有研究表明GPS时间序列周期信号的振幅是随时间变化的。实际的GPS时间序列存在异常值,且在提取周期信号过程中会产生新的异常值。针对以上两点,该文提出了一种基于Huber函数M估计(HM)的GPS坐标时间序列时变振幅周期信号估计方法:采用关于时间的多项式函数来建立时变振幅模型,由HM方法及交替方向乘子法求解。通过模拟数据及实际GPS站点数据将HM方法与小波分解方法、奇异谱分析方法和滑动最小二乘方法进行比较,结果表明HM方法在估计精度上要优于其他3种方法,弥补了已有方法在时变振幅情形下会吸收噪声以及噪声较强时对周期信号提取能力较弱的不足。 相似文献
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天线观测墩及基岩的热膨胀效应会造成GNSS基准站坐标时间序列高程方向的非线性变化。本文提出了一种计算热膨胀效应导致的基准站垂向位移的改进方法:首先利用基岩热膨胀模型和基准站地表温度数据,分别计算热膨胀效应对基准站天线观测墩和基岩的影响量;其次,利用最小二乘拟合方法,同时估计模型中周期项的周期、振幅、相位等信息,而已有方法仅估计振幅与相位信息;最后,基于改进的模型,分析了基准站垂向位移的周期性特征变化。本文利用该方法分析了有代表性的9个IGS基准站的数据。结果表明:基岩热膨胀和天线观测墩热效应能造成测站垂直方向位移变化;在分析的基准站中,最大影响分别可达0.57mm和1.85mm;热膨胀效应造成的GNSS基准站垂直方向位移时间序列具有周年和半周年周期特性,分别可以解释测站U方向坐标时间序列季节性变化的11.2%和3.3%,影响大小随测站纬度的增加而增加,且半周年影响明显小于周年影响;同时,部分测站发现了其他小周期的影响(约51d)。此外,基于该方法,选取了全球107个IGS站,计算了热膨胀造成的各测站垂向位移周年振幅及其相位,结果显示周年振幅最大可达3.3mm,其大小和测站纬度具有比较明显的相关性。 相似文献
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利用高精度定位定轨软件GAMIT对2000～2004年的中国地壳运动监测网络数据进行了处理,获得各测站的可降水量时间序列,并以不同气候类型将各测站的可降水量进行了分类比较。在不同气候类型的可降水量的比较中,青藏高原高寒地区的可降水量最低,温带大陆性气候的可降水量次之,温带季风气候的可降水量居中,热带季风气候的可降水量最高,亚热带季风气候的可降水量为次高。在可降水量的图形变化比较中,不同气候类型的可降水量序列的波形变化也不相同,对可降水量峰值时间进行了量化比较。 相似文献
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The diurnal cycle of the tropospheric zenith total delay (ZTD) is one of the most obvious signals for the various physical
processes relating to climate change on a short time scale. However, the observation of such ZTD oscillations on a global
scale with traditional techniques (e.g. radiosondes) is restricted due to limitations in spatial and temporal resolution.
Nowadays, the International GNSS Service (IGS) provides an important data source for investigating the diurnal and semidiurnal
cycles of ZTD and related climatic signals. In this paper, 10 years of ZTD data from 1997 to 2007 with a 2-hour temporal resolution
are derived from global positioning system (GPS) observations taken at 151 globally distributed IGS reference stations. These
time series are used to investigate diurnal and semidiurnal oscillations. Significant diurnal and semidiurnal oscillations
of ZTD are found for all GPS stations used in this study. The diurnal cycles (24 hours period) have amplitudes between 0.2
and 10.9 mm with an uncertainty of about 0.5 mm and the semidiurnal cycles (12 h period) have amplitudes between 0.1 and 4.3 mm
with an uncertainty of about 0.2 mm. The larger amplitudes of the diurnal and semidiurnal ZTD cycles are observed in the low-latitude
equatorial areas. The peak times of the diurnal cycles spread over the whole day, while the peak value of the semidiurnal
cycles occurs typically about local noon. These GPS-derived diurnal and semidiurnal ZTD signals are similar with the surface
pressure tides derived from surface synoptic pressure observations, indicating that atmospheric tides are the main driver
of the diurnal and semidiurnal ZTD variations. 相似文献
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随着全球定位系统(GPS)的高速发展,它在测绘科研领域的应用范围不断扩大,在GPS气象方向,可以通过地基GPS技术计算得到水汽转换参数,从而计算大气可降水量.使用本地化的水汽转换参数能有效提高GPS水汽反演的精度.本文利用中国西南地区2015-2018年12个探空站点数据,计算得到中国西南地区的年、季度、月和每日水汽转换参数,实现了水汽转换参数本地化研究.分析发现,在一定范围内,水汽转换参数Π随着站点高度的增加而逐渐增加,且我国西南地区的水汽转换参数Π的时空分布具有明显的气候分布特点和纬度地带性. 相似文献
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A global, 2-hourly atmospheric precipitable water (PW) dataset is produced from ground-based GPS measurements of zenith tropospheric delay (ZTD) using the International Global Navigation Satellite Systems (GNSS) Service (IGS) tropospheric products (~80–370 stations, 1997–2006) and US SuomiNet product (169 stations, 2003–2006). The climate applications of the GPS PW dataset are highlighted in this study. Firstly, the GPS PW dataset is used as a reference to validate radiosonde and atmospheric reanalysis data. Three types of systematic errors in global radiosonde PW data are quantified based on comparisons with the GPS PW data, including measurement biases for each of the fourteen radiosonde types along with their characteristics, long-term temporal inhomogeneity and diurnal sampling errors of once and twice daily radiosonde data. The comparisons between the GPS PW data and three reanalysis products, namely the NCEP-NCAR (NNR), ECMWF 40-year (ERA-40) and Japanese reanalyses (JRA), show that the elevation difference between the reanalysis grid box and the GPS station is the primary cause of the PW difference. Secondly, the PW diurnal variations are documented using the 2-hourly GPS PW dataset. The PW diurnal cycle has an annual-mean, peak-to-peak amplitude of 0.66, 0.53 and 1.11 mm for the globe, Northern Hemisphere, and Southern Hemisphere, respectively, with the time of the peak ranging from noon to late evening depending on the season and region. Preliminary analyses suggest that the PW diurnal cycle in Europe is poorly represented in the NNR and JRA products. Several recommendations are made for future improvements of IGS products for climate applications. 相似文献
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Estimating the motion of atmospheric water vapor using the Global Positioning System 总被引：1，自引：0，他引：1
Water vapor is both an important component in the atmosphere for the transport of energy and a noise source for space geodetic
observations of the Earth's surface, such as from GPS and interferometric SAR (InSAR) measurements. GPS data collected from
ground receivers are sensitive to the total amount of water vapor above the antenna and data from continuously operating GPS
receivers are routinely used to estimate delays caused by atmospheric water vapor. Using these time series of atmospheric
delay, we have estimated the motion of atmospheric water vapor above GPS networks. The motion above each site is determined
by comparing the time series from different sites and estimating relative time offsets in these time series. These are then
used to determine the velocity field of the atmospheric delays as they move across the network. We have compared the results
with similar estimates inferred from geostationary satellite data and found clear correlation on several occasions. Such results
can be useful for improving the understanding of the energy transport in the atmosphere, the spatial interpolation of water
vapor, and for calibrating InSAR observations for delays caused by water vapor.
Electronic Publication 相似文献
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We compare precipitable water vapor (PWV) time series measured by water vapor radiometers (WVRs) to PWV time series estimated
using global positioning system (GPS) observations in a regional network of stations in western Europe. Inside this network,
we focus on the baseline Brussels – Wettzell which presents the advantage to have the collocation of a GPS receiver and a
WVR at both endpoints. The comparison between our GPS and WVR estimations of precipitable water vapor shows an agreement at
the millimeter level. In addition, we show that the zenith total delay (ZTD) estimations computed with our GPS processing
strategy agrees with the GPS estimations of ZTD done by the CODE analysis center at the millimeter level.
Electronic Publication 相似文献
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为探究重力场恢复与气候实验(gravity recovery and climate experiment,GRACE)卫星与全球定位系统(global positioning system,GPS)两种独立技术获取的因陆地水储量变化引起的地壳垂向季节性位移的一致性,选取澳大利亚27个GPS站点5～10 a的高程时间序... 相似文献