我国G PS 跟踪站数据处理与时间序列特征分析

本文应用国内G PS 跟踪站七年的观测数据, 分析研究跟踪站坐标位置变化规律, 并给出了站坐标和速 度场精度的统计分析结果, 同时介绍了国内C PS 基准站的数据处理方法。通过对时间序列进行分析研究, 表明 G PS 基准站的时间序列具有一定的周期性, 高程分量的周期性最为明显, 并且时间序列的时频特性表现出明显的 区域性。 ### 我国GPS跟踪站数据处理与时间序列特征分析 #### 概述 本文主要针对我国GPS跟踪站七年的观测数据进行深入分析，探讨跟踪站坐标位置的变化规律，并给出站坐标和速度场精度的统计分析结果。此外，还介绍了国内GPS基准站的数据处理方法。通过对时间序列的研究，发现GPS基准站的时间序列具有一定的周期性特征，特别是在高程分量方面表现得尤为显著，并且这种周期性表现出明显的区域性特点。 #### GPS跟踪站数据处理与分析 ##### 数据来源与处理方法 国家测绘局自1993年开始建设GPS跟踪站，目前共有8个站。中国地壳运动观测网络（CMONC）自1998年建立以来，已在国内设立了27个连续观测的基准站，其中包括6个国家测绘局的GPS跟踪站。本次分析涵盖了CMONC基准站的27个点以及2个未纳入CMONC的国家测绘局跟踪站点，共计29个点。数据覆盖时间为1999年3月1日至2005年12月31日，共7年的观测数据。 数据处理采用了GAMIT/GLOBK软件，其中GAMIT是基于GPS双差模型的事后数据处理及分析软件，而GLOBK则是基于卡尔曼滤波方法的平差软件。这些软件能够处理每日的GPS载波相位观测量来计算测站位置、大气延迟因素、轨道参数等。 ##### 时间序列分析 通过对GPS跟踪站的坐标时间序列进行深入分析，可以揭示每个台站时间序列的误差特性，进而客观地评估GPS台站的精度、揭示地球板块运动规律，并估计相关的地球物理因素。 #### 数据处理方案 ##### 处理方法 国内GPS跟踪站的数据处理主要采用GAMIT (10.05版)/GLOBK (10.0版)软件。GAMIT软件能够处理多种参数，并给予适当的约束条件，以增强跟踪站网与全球网之间的几何联系。在单天解算中，会加入周边9个IGS国际GPS站作为参考，确保解算结果的准确性。 ##### 网平差与速度场计算 在使用GAMIT软件计算出单天解之后，利用GLOBK进行高精度GPS网平差处理。通过与全球GPS连续观测网（IGS）相连，可以将区域GPS观测系统与全球坐标地心坐标系统相结合，从而获得各点在全球地壳运动模型中的位移及位移速率。 为了计算国内GPS跟踪站的速度场信息，采取了两个步骤：首先使用GPS数据计算点位置的最小二乘估值；根据同一点的时间序列，通过卡尔曼滤波方法估算点的速度。这两步分别由GAMIT和GLOBK软件完成，计算中使用的是ITRF框架，以确保速度场信息的全球一致性。 #### 时间序列特征 通过对时间序列的分析，可以发现： - **周期性特征**：GPS基准站的时间序列展现出一定的周期性，特别是高程分量的周期性最为显著。这种周期性可能是由于地球的季节性变化所引起的。 - **区域性差异**：不同地区的GPS基准站的时间序列表现出不同的周期性和时频特性，这可能与地质构造、气候条件等因素有关。 #### 结论 通过对国内GPS跟踪站七年的观测数据进行深入分析，不仅揭示了跟踪站坐标位置的变化规律，还给出了站坐标和速度场精度的统计分析结果。通过对时间序列的细致研究，进一步证实了GPS基准站时间序列的周期性特征，尤其是高程分量的周期性最为明显。此外，还发现了时间序列的时频特性表现出明显的区域性差异，为后续的地球动力学研究提供了宝贵的数据支持。