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1.
共性误差是区域连续GPS网络中存在的一种与时空相关的主要误差源.对区域网络使用空间滤波能够有效减小这种误差并改善坐标时间序列的精度.本文使用GAMIT/GLOBK 10.5软件解算南极半岛区域11个GPS测站2010—2014的数据,各测站独立估计的单天解组成坐标时间序列.利用堆栈法(stacking)、主分量分析法(principal component analysis,简称PCA)和Karhunen-Loeve展开法(KLE)对其进行空间滤波,在利用PCA和KLE方法进行空间滤波时,使用前两个主分量作为共有模式分量.结果表明:三种方法均能有效提取南极半岛区域共性误差,PCA方法的滤波效果明显优于stacking方法,略微优于KLE方法;空间滤波能够有效减小残差时间序列的振幅、功率和RMS;对坐标时间序列进行空间滤波能够有效降低其线性项和周期项误差,从而提高线性项和周期项估计的精度.共性误差的谱分析结果显示在U方向上存在9.4天、13.7天等短周期的信号,推测共性误差组成成分中可能含有与海潮相关的误差源. 相似文献
2.
利用香港GPS连续运行参考站网络2001年1月至2007年8月的观测资料,全面深入地分析了12个基准站坐标序列特征.本文采用主成分空间滤波算法去除公共误差,来提高坐标序列的信噪比,并采用最大似然估计准则定量估计滤波后坐标序列的噪声特性,计算了地球表面质量负荷（包括大气、非潮汐海洋、积雪和土壤水）对香港GPS基准站坐标序列的影响.研究结果表明：香港GPS基准站坐标序列具有高度的空间相关性,其公共误差具有较强的季节性变化特征;地表质量负荷变化引起的香港地壳形变可以解释公共误差序列中约为3mm的垂向周年变化,经过质量负荷改正后的公共误差序列与高阶电离层误差高度相关;滤波后坐标序列的噪声特性可以用可变白噪声加闪烁噪声模型来描述,顾及闪烁噪声所计算的速度误差要比只考虑可变白噪声计算的速度误差大2~6倍;基准站间存在达1.5 mm/yr的相对水平运动,揭示香港地区存在活动断层;部分基准站坐标具有明显的振幅为1～2 mm本地季节性变化,所有测站的残差序列也表现出强烈的季节性变化. 相似文献
3.
GPS坐标时间序列呈现显著的季节性变化,通常认为大气压、非潮汐海洋负载及水文负载(统称为地表质量负载)是引起测站谐波变化的主要因素.本文计算了不同地表质量负载造成的测站位移,以此修正中国区域11个IGS基准站的坐标时间序列.建立了地球物理现象与测站季节性变化及噪声特性之间的初步数值联系,认为其会造成测站的噪声特性变化,主要表现为带通及随机漫步噪声特征,且仅能减小测站U分量的周年运动,但并不是造成测站U分量半周年运动及水平方向周年运动的主要原因.深入分析了造成中国区域IGS基准站非线性变化的其他可能因素,重点探讨了周日(S1)、半周日(S2)大气潮汐对基准站周年振幅的贡献,由此提出S1、S2大气潮汐是造成中国区域IGS基准站周年运动,尤其是中南部测站垂向周年运动的主要因素之一. 相似文献
4.
分析了中国地壳运动观测网络在全国布设的27个GPS连续站开始运行以来至2005年11月的站坐标时间序列. 在对数据进行清理的基础上， 分析了各站坐标分量噪声的功率谱密度， 计算了表征各分量的噪声特性的谱指数. 谱指数显示， 大部分站的各坐标分量时间序列的噪声可以用白噪声+闪烁噪声的模型来描述， 少部分则可用白噪声+闪烁噪声+随机漫步噪声的模型来描述. 采用最大似然估计准则， 定量估计了模型中的各噪声分量. 结果表明， GPS站坐标时间序列中白噪声甚至不是噪声的主要成分. 因此， 仅顾及白噪声得到的测站运动参数的误差估计， 实际上是过高的， 或者说是过于乐观的. 相应地， 对这些运动参数作出解释时， 如果不充分考虑这一因素， 有可能会对读者产生误导. 相似文献
5.
《地震研究》2016,(3)
基于2010~2014年云南地区25个GPS连续观测站的三维站坐标时间序列结果,通过不同噪声模型对其进行分析,结果表明:各坐标分量具有不同的噪声特性且最优噪声模型存在多样性,闪烁噪声+白噪声和幂律噪声+白噪声为该区主要的噪声模型,垂向分量最优噪声模型的分布表现出以NW向红河断裂带为分界的地域性。噪声模型与测站运动参数的定量分析表明,噪声模型对测站速度不确定度和年周期振幅不确定度影响较大,有色噪声模型下的速度不确定度和年周期振幅不确定度分别是白噪声模型下的3~7倍和2~3倍;噪声模型对速度及年周期振幅产生少量影响,有色噪声模型和白噪声模型下的线性速度估值偏差一般小于1 mm/a,少数测站垂向分量差异超过1 mm/a,年周期振幅估值偏差一般小于0.5 mm/a,且垂向分量偏差大于水平分量,东向分量偏差大于北向分量。 相似文献
6.
利用2010—2015年陆态网络GPS连续观测站的三维站坐标时序资料, 在采用最大似然估计MLE方法计算得到云南地区GPS基准站三维站坐标分量最优噪声模型的基础上, 进一步定量对比分析了有色噪声和白噪声模型下陆态网络GPS连续站速度场稳定性与时间序列长度的关系。 结果表明: 在闪烁噪声模型下, 中国大陆大部分地区GPS连续站1 a时段的速度不确定度大。 而随着时间的逐年累积, 闪烁噪声模型下的速度不确定度与同时段白噪声模型下的差异逐步减小, 闪烁噪声模型下3～4 a时段的速度不确定度与同时段白噪声模型的差异小于0.2 mm。 研究说明在有色噪声模型下要获得高精度的速度场需要3～4 a的观测数据, 白噪声模型下GPS速度场精度可靠可信的前提是采用不少于3～4 a的数据。 相似文献
7.
8.
《中国科学:地球科学》2016,(6)
对中国区域10个IGS站高程时间序列的季节性信号和长期趋势进行了分析.首先,对SOPAC提供的原始GPS时间序列进行中断探测、粗差剔除以及共模误差剔除等预处理.由于GPS时间序列中的季节性信号具有调制特性,本文采用一种"两步法"策略进行实测数据分析,即首先利用基于局部加权回归的季节项-趋势分解(STL)提取精确的季节性号,然后再对扣除季节性信号后的残差采用最大似然估计法估计其长期趋势.通过对中国区域10个IGS站预处理后的数据分析,结果表明上述各IGS站高程方向均表现出强烈的季节性变化,且部分测站季节性信号的相位和振幅均发生明显的调制变化.同时,在估计长期趋势之前,采用Kendall’tau test对扣除季节性信号后的残差序列进行了趋势显著性检验,结果表明在99%的置信区间内所有测站均存在显著的趋势;进一步采用附加季节项和趋势进行断点检验(BFAST test)证实在95%的置信区间内测站TCMS和TNML的趋势分别在历元2009.5384和2009.1493发生了显著改变.根据检验结果,最后本文利用最大似然估计,计算了白噪声+闪烁噪声模型下各IGS站的速度及其不确定度,并与SOPAC的结果进行了分析和比较. 相似文献
9.
高精度GNSS速度场是研究地壳垂向运动及板块运动的基础,能够为冰川均衡调整（Glacial Isostatic Adjustment,GIA）的建模提供外部检核和新的约束.共性误差（Common Mode Error,CME）是区域连续GNSS时间序列中存在的一种与时空相关的主要误差源,通过空间滤波可有效的降低共性误差的影响,提高坐标时间序列的精度.目前广泛采用的主分量分析法（Principal Component Analysis,PCA）,基于二阶统计量（方差和协方差）进行处理,没有充分利用CME高阶统计信息.而独立分量分析ICA （Independent Component Analysis）,引入高阶统计量,能够分离出统计独立的非高斯信号.以南极半岛地区的15个GNSS站点为例,由于某些站点存在强烈的局部效应,因此引入了因子分析法首先对异常站进行剔除,然后对比分析了PCA和ICA方法在南极半岛地区区域滤波结果.结果显示,ICA的滤波效果要优于PCA,ICA滤波前后E、N、U三个方向RMS平均降低44.69%、26.94%、34.87%,不确定度分别降低37.43%,44.58%,55.86%,有效的降低了GNSS残差序列的发散性和速度的不确定度. 相似文献
10.
澳大利亚GPS坐标时间序列跨度对噪声模型建立的影响分析 总被引：2，自引：0，他引：2
坐标时间序列跨度对噪声模型建立存在较大影响。本文利用澳大利亚板块内10个连续GPS测站1998年1月至2009年7月的观测资料,采用4种策略分别以2.5年和递增的时间间隔,全面深入地分析了10个坐标时间序列的噪声特性变化,以及对应的速度及其不确定性的变化情况。通过分析10测站的噪声特性,发现采用假设白噪声加闪烁噪声组合的噪声模型与采用假设幂律过程的噪声模型具有等效性,其速度不确定性从时间跨度～9.5年开始趋于并且优于～0.2mm／a。同时,结果表明：采用长于9.5年的时间序列可以改善噪声对位置时间序列中速度以及不确定性的影响;并且在该区域不适合采用去除共模误差的空间滤波方法对时间序列进行处理;描述这些时间序列水平分量的最优随机模型为采用白噪声和闪烁噪声的组合。 相似文献
11.
In this paper,we analyze the time series of site coordinates of 27 continuously monitoring GPS sites covered bythe Crustal Movement Observation Network of China over the whole country.The data are obtained in the periodfrom the beginning of the observation to the November of 2005.On the basis of data processing,we analyze thepower spectrum density of coordinate component noise at each site and calculate the spectral indexes manifestingthe noise property of each component.The spectral indexes indicate that for most sites,the noise of time series ofeach coordinate component can be addressed by the model of white noise flicker noise;and for a small amountof sites,it can be described by the model of white noise flicker noise random walk noise.We also quantita-tively estimate each noise component in the model by using the criterion of maximum likelihood estimation.Theresult shows that the white noise in the time series of GPS site coordinates does not constitute the main part ofnoise.Therefore,the error estimation of site movement parameters is usually too small,or too optimistic if weconsider the white noise only.Correspondingly,if this factor is not fully considered in explaining these movementparameters,it might mislead the readers. 相似文献
12.
为探索地震事件对GPS坐标时间序列的长周期影响,对汶川地震前后四川GPS观测网络长约10年的解算成果进行了多参数模型噪声特征分析.基于最大似然估计方法和频谱特性分析,提取了地震前后各测站坐标序列中的噪声分量,使用Λ-统计检验,得出"白噪声+闪烁噪声"模型可以作为四川GPS区域观测网络的最优噪声组合模型,同时,地震事件使得地震前后GPS噪声分量中的白噪声、闪烁噪声、随机游走噪声等发生显著改变,说明传统谱噪声分析中简单地将地震数据拼接在一起并进行统一处理的模式并不可取;使用共模误差分析方法、区域速度场变化趋势等信息对地震前后噪声模型的改变成因进行了初步的物理解析. 相似文献
13.
分析了中国地壳运动观测网络GPS基准站位置时间序列中相关噪声的特性.利用最大似然估计反演了幂指数噪声的谱指数;考察了多种噪声模型,发现除闪烁噪声之外,约50%台站的东分量中的相关噪声可用"随机漫步噪声+一阶高斯-马尔可夫噪声"模型来描述,与其它分析机构产出的全球解并不一致,显示出处理策略的不同能够造成相关噪声的差异.白噪声和闪烁噪声的大小存在明显的地理分异,东南沿海台站的噪声要大于西北内陆台站.考虑相关噪声时,各站的速率估计方差要增大一个数量级以上,水平分量多在1mm/a以内,而垂向分量则较大. 相似文献
14.
为研究高频GPS坐标时序的噪声特性,对芦山地震前后三天,北京时间8:00—9:00,位于四川盆地8个CORS站50Hz的高频观测资料进行解算与分析。分析过程中,分别采用恒星日滤波和主成分滤波分析以及去除时空噪声,并采用功率谱分析经滤波后的坐标时序。结果表明,高频GPS坐标时序的谱指数在1.6~2.0间,符合白噪声+随机游走噪声模型特性。建议当利用高频GPS研究地表运动特性、监测大型建筑的运动结构或确定GPS动态实验平台姿态时,应考虑高频GPS坐标时序的这一噪声特性。 相似文献
15.
《中国科学:地球科学(英文版)》2015,(4)
The span of coordinate time series affects the determination of an optimal noise model. We analyzed position data recorded for 10 continuous Global Positioning System(GPS) sites from 1998.0 to mid-2009 on the Australian Plate to estimate the best noise model and thereafter obtain the true uncertainties of the velocity, employing the maximum likelihood estimation(MLE) method. MLE was employed to analyze the data in four ways. In the first two analyses, the noise was assumed to be a combination of flicker noise and white noise for the raw time series and spatially filtered time series. In the final two analyses, the spectral indices and amplitudes were simultaneously estimated for a power law noise plus white noise model for the raw time series and spatially filtered time series. We conclude that the noise model of GPS time series in Australia can be best described as the combination of flicker noise and white noise. Velocity uncertainties fall below ~0.2 mm/yr when the time span exceeds ~9.5 years. A comparison of noise amplitudes and maximum likelihood estimation values between the raw and spatially filtered time series suggests that traditional spatial filtering to remove common-mode errors might not be applicable to the raw time series of this region. 相似文献
16.
Fei LI Chao MA Shengkai ZHANG Jintao LEI Weifeng HAO Qingchuan ZHANG Wenhao LI 《中国科学:地球科学(英文版)》2020,63(4):575-590
Due to the scarcity of data, modeling the glacial isostatic adjustment(GIA) for Antarctica is more difficult than it is for the ancient ice sheet area in North America and Northern Europe. Large uncertainties are observed in existing GIA models for Antarctica. Modern space-based geodetic measurements provide checks and constraints for GIA models. The present-day uplift velocities of global positioning system(GPS) stations at 73 stations in Antarctica and adjacent regions from 1996 to 2014 have been estimated using GAMIT/GLOBK version 10.5 with a colored noise model. To easily analyze the effect of difference sources on the vertical velocities, and for easy comparison with both GIA model predictions and GPS results from Argus et al.(2014) and Thomas et al.(2011), seven sub-regions are divided. They are the northern Antarctic Peninsula, the Filchner-Ronne Ice Shelf, the Amundsen Sea coast, the Ross Ice Shelf, Mount Erebus, inland Southwest Antarctica and the East Antarctic coast,respectively. The results show that the fast uplift in the north Antarctic Peninsula and Pine Island Bay regions may be caused by the elastic response to snow and ice mass loss. The fast subsidence near Mount Erebus may be related to the activity of a magma body. The uplift or subsidence near the East Antarctic coast is very slow while the uplift for the rest regions is mainly caused by GIA. By analyzing the correlation and the associated weighted root mean square(WRMS) between the GIA predictions and the GPS velocities, we found that the ICE-6G_C(VM5a) model and the Geruo 13 model show the most consistency with our GPS results, while the W12a and IJ05_R2 series models show poor consistency with our GPS results. Although improved greatly in recent years, the GIA modeling in Antarctica still lags behind the modeling of the North American. Some GPS stations, for example the Bennett Nunatak station(BENN), have observed large discrepancies between GIA predictions and GPS velocities.Because of the large uncertainties in calculating elastic responses due to the significant variations of ice and snow loads, the GPS velocities still cannot be used as a precise constraint on GIA models. 相似文献
17.
Each of the GPS time series that describes the changes of topocentric components consists of a deterministic and a stochastic part, whose character influences the errors of the deterministic parameters. As to the uncertainties of reliable velocities of permanent satellite station systems, surveys that estimate and take into account any dependencies that may affect subsequent operational efficiency are very important. For this analysis, we used 42 stations from the IGS (International GNSS Service) network from Europe, processed at the Military University of Technology EUREF Permanent Network Local Analysis Centre (MUT LAC). The deterministic part of the GPS time series was removed using the least squares method. The seasonal periods in topocentric components were determined assuming the existence of the residual Chandler oscillation (1.67 cpy), as well as the annual tropical (1 cpy) and draconitic (1.04 cpy) oscillations with their harmonics up to 4th. We assumed the character of the residue as a combination of white and powerlaw noise. The obtained results show, that in the case of the European sub-network of IGS stations we are dealing with the coloured noise between white and flicker noise with the amplitudes between 3 to 6 mm/year-k/4 for horizontal components and between 6 to 15 mm/year-κ/4 for the vertical ones, where κ is a spectral index. Finally, we showed that the amplitudes and spectral indices of noise are reduced after performing a spatio-temporal filtering. All the elicited results referred to the uncertainties of velocities by estimating them before and after filtration and the simulation of their values for different lengths of the time series. 相似文献