GPS坐标时间序列环境负载修正方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种GPS坐标时间序列环境负载修正方法及系统，包括步骤：步骤1，获取IGS基准站的观测数据，采用最优数据处理模型处理观测数据获得各IGS基准站对应的基线单天解；步骤2，根据地球弹性形变理论，在CM框架下获得各IGS基准站的环境负载位移时间序列；步骤3，采用IGS基准站环境负载位移时间序列修正基线单天解的基准站坐标；步骤4，采用卡尔曼滤波法对修正后的基线单天解进行联合平差，获得IGS基准站速度和坐标时间序列。本发明专利技术可获得更能反映基准站真实运行的GPS坐标时间序列，有助于获得更可靠的基准测站位置和速度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种GPS坐标时间序列环境负载修正方法及系统，包括步骤：步骤1，获取IGS基准站的观测数据，采用最优数据处理模型处理观测数据获得各IGS基准站对应的基线单天解；步骤2，根据地球弹性形变理论，在CM框架下获得各IGS基准站的环境负载位移时间序列；步骤3，采用IGS基准站环境负载位移时间序列修正基线单天解的基准站坐标；步骤4，采用卡尔曼滤波法对修正后的基线单天解进行联合平差，获得IGS基准站速度和坐标时间序列。本专利技术可获得更能反映基准站真实运行的GPS坐标时间序列，有助于获得更可靠的基准测站位置和速度。【专利说明】GPS坐标时间序列环境负载修正方法及系统
本专利技术属于卫星导航定位与应用
，尤其涉及一种GPS坐标时间序列环境负载修正方法及系统。
技术介绍
GPS坐标时间序列不仅可反映基准站的线性变化，也可以反映出基准站存在着非线性变化。许多研究成果已证实了环境负载造成的地表位移与GPS基准站非线性变化的强相关性(van Dam and Herring, 1994 ；van Dam et al., 1994 ；van Dam et al., 1997 ；Zerbini et al.,2001 ；van Dam et al.,2001 ；Scherneck et al.,2003 ；Schuh et al.,2004 ；Petrov and Boy,2004 ；Tregoning et al.,2009 ；van Dam et al.,2010 ；Tesmer etal., 2011 ；Lavall' ee et al, 2010 ；Jiang et al.，2013)。研究 GPS 坐标时间序列的环境负载修正不但可以获得基准站准确的位置和速度，有助于解释板块构造运动，建立和维持动态地球参考框架，而且还能更好地研究冰后回弹及海平面变化，反演冰雪质量变迁等地球动力学过程，具有重要的理论意义及应用价值。 迄今为止,GPS坐标时间序列的环境负载修正通常在地球形心(center of figure,CF)框架下进行(Collilieux et al.,2010 ；Collilieux et al., 2012),也就是说,基准转换前的基准站坐标时间序列包含环境负载造成的位移。研究表明，环境负载造成的基准站位移主要表现为周年特征(Ray et al.，2008)。Freymueller (2009)发现，基准转换时忽略框架点的周期性变化会导致转换参数的扭曲，并渗透至所有基准站的坐标时间序列造成错误的运动趋势。因此，CF框架下用于实施环境负载修正的GPS坐标时间序列可能并不能代表基准站的真实运动，由此获得的环境负载修正效果同样可能不准确。为了获得更能代表基准站真实运动的坐标时间序列，研究基准转换前，即CM框架下的环境负载修正方法具有重要的理论意义。
技术实现思路
针对现有基于CF框架的GPS坐标时间序列环境负载修正存在的不足，本专利技术提供了一种基于CM框架的GPS坐标时间序列环境负载修正方法及系统，可获得更能代表基准站真实运动的坐标时间序列。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案: 一、GPS坐标时间序列环境负载修正方法，包括步骤: 步骤1，获取IGS基准站的观测数据，采用基于GPS地球参考框架的最优数据处理模型处理观测数据获得各IGS基准站对应的基线单天解，所述的最优数据处理模型在传统数据处理模型基础上增加了大气潮汐、高阶电离层及次分量海洋潮汐的影响； 步骤2，根据地球弹性形变理论，在CM框架下获得各IGS基准站的环境负载位移时间序列，所述的环境负载位移时间序列包括地表大气压、大陆储水量及洋底压力造成的负载位移时间序列； 步骤3，采用步骤2获得的IGS基准站环境负载位移时间序列修正基线单天解的基准站坐标，从而获得修正后的基线单天解； 步骤4，采用卡尔曼滤波法对修正后的基线单天解进行联合平差，获得IGS基准站速度和坐标时间序列。 上述最优数据处理模型基于GAMIT软件工具实现。 步骤2具体为: 采用法雷尔格林函数和全球环境负载模型做卷积，获得CM框架下地表大气压、大陆储水量及洋底压力造成的IGS基准站负载位移时间序列。 上述卡尔曼滤波法基于GLOBK软件工具实现。 步骤3进一步包括子步骤: 3.1对IGS基准站的环境负载位移时间序列进行重采样使其与IGS基准站对应的基线单天解具有相同的时间分辨率； 3.2采用GLOBK软件中的rename命令格式将重采样的环境负载位移时间序列转换成GLOBK软件能读取的地震文件eqjile ； 3.3采用GLOBK软件中的rename命令对IGS基准站坐标进行环境负载位移修正，获得修正后的基线单天解。 步骤4进一步包括子步骤: 4.1组合选取的所有基准站的地震文件eq_file生成组合地震文件combine, eq文件； 4.2采用GLOBK软件工具对组合地震文件进行联合平差，获得IGS基准站速度和坐标时间序列。 子步骤4.1具体为: 根据步骤3.2获得的各基准站地震文件eqjile，结合GLOBK软件工具提供的包括基准站重命名信息的地震文件IGS08_disk.eq，判断基准站重命名时段内基准站名是否变化，无变化，则直接将反映基准站位移信息的地震文件eq_file存入组合地震文件combine,eq ;若有变化，则重置地震文件eq_file，更改基准站名，然后将反映该更改后基准站位移信息的地震文件eq_file存入组合combine, eq文件。 二、GPS坐标时间序列环境负载修正系统，包括: 基线单天解获取模块，用来获取IGS基准站的观测数据，采用基于GPS地球参考框架的最优数据处理模型处理观测数据获得各IGS基准站对应的基线单天解，所述的最优数据处理模型在传统数据处理模型基础上增加了大气潮汐、高阶电离层及次分量海洋潮汐的影响； 环境负载位移时间序列获得模块，用来根据地球弹性形变理论，在CM框架下获得各IGS基准站的环境负载位移时间序列，所述的环境负载位移时间序列包括地表大气压、大陆储水量及洋底压力造成的负载位移时间序列； 环境负载位移修正模块，用来基于卡尔曼滤波法，采用IGS基准站环境负载位移时间序列修正基线单天解的基准站坐标，从而获得修正后的基线单天解； 联合平差模块，采用卡尔曼滤波法对修正后的基线单天解进行联合平差，获得IGS基准站速度和坐标时间序列。 目前为止，GPS坐标时间序列环境负载修正通常在CF框架下进行，CF框架下GPS坐标时间序列包括基准转换时框架点周期性变化造成的框架畸变影响，其本身并不能代表基准站真实运动，由此获得的环境负载修正效果可能不准确。 本专利技术是基于CM框架的GPS坐标时间序列环境负载修正方法，可削弱框架点周期性变化造成的框架畸变，获得更能反映基准站真实运行的GPS坐标时间序列，有助于获得更可靠的基准测站位置和速度，可应用于地球参考框架的建立与维持、冰后回弹及海平面变化等地球动力学研究。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术方法的具体流程图； 图2为实施例选取的109个IGS基准站分布图； 图3为环境负载修正本文档来自技高网...

【技术保护点】
GPS坐标时间序列环境负载修正方法，其特征在于，包括：步骤1，获取IGS基准站的观测数据，采用基于GPS地球参考框架的最优数据处理模型处理观测数据获得各IGS基准站对应的基线单天解，所述的最优数据处理模型在传统数据处理模型基础上增加了大气潮汐、高阶电离层及次分量海洋潮汐的影响；步骤2，根据地球弹性形变理论，在CM框架下获得各IGS基准站的环境负载位移时间序列，所述的环境负载位移时间序列包括地表大气压、大陆储水量及洋底压力造成的负载位移时间序列；步骤3，采用步骤2获得的IGS基准站环境负载位移时间序列修正基线单天解的基准站坐标，从而获得修正后的基线单天解；步骤4，采用卡尔曼滤波法对修正后的基线单天解进行联合平差，获得IGS基准站速度和坐标时间序列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜卫平，李昭，周晓慧，马一方，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42