In comparison with the ITRF2000 model, the ITRF2005 model represents a significant improvement in solution generation, datum definition and realization. However, these improvements cause a frame difference between the...In comparison with the ITRF2000 model, the ITRF2005 model represents a significant improvement in solution generation, datum definition and realization. However, these improvements cause a frame difference between the ITRF2000 and ITRF2005 models, which may impact GNSS data processing. To quantify this im- pact, the differences of the GNSS results obtained using the two models, including station coordinates, base- line length and horizontal velocity field, were analyzed. After transformation, the differences in position were at the millimeter level, and the differences in baseline length were less than 1 ram. The differences in the hori- zontal velocity fields decreased with as the study area was reduced. For a large region, the differences in these value were less than 1 mm/a, with a systematic difference of approximately 2 degrees in direction, while for a medium-sized region, the differences in value and direction were not significant.展开更多
【目的】随着智慧城市建设中信息技术的深度应用,GNSS轨迹数据呈爆炸式增长,但其轨迹生成过程易受信号干扰与传感器故障影响而产生噪声。本文旨在设计新型噪声识别与修复算法,以提升原始GNSS轨迹数据的处理精度与质量。【方法】针对轨...【目的】随着智慧城市建设中信息技术的深度应用,GNSS轨迹数据呈爆炸式增长,但其轨迹生成过程易受信号干扰与传感器故障影响而产生噪声。本文旨在设计新型噪声识别与修复算法,以提升原始GNSS轨迹数据的处理精度与质量。【方法】针对轨迹噪声识别问题,本文提出基于密度矩阵的自适应DBSCAN算法,其具有超参数无关特性,可敏感捕获低幅值噪声点,同时避免连续转向点的误判。针对噪声修复问题,提出基于轨迹分段的函数构造式修复算法:首先采用道格拉斯-普克(Douglas-Peucker,DP)算法压缩轨迹数据实现分段;其次定位含噪声轨迹段,基于段内有效点构造拟合函数;最终依据相邻点时空属性修复噪声数据。相较于主流插值算法(如拉格朗日、牛顿、埃尔米特、线性、三次样条及最近邻插值),本方法通过规避全局特征依赖,显著保留了噪声点蕴含的局部信息特征。【结果】基于长春市1500名志愿者2024年8月19日—9月1日的原始GNSS轨迹数据,设计2组对比实验。第1组将新型识别算法与原始DBSCAN及其主流衍生算法(KANN-DBSCAN、BDT-ADBSCAN)进行对比。实验表明:新算法在轮廓系数(SC)、Calinski-Harabasz指数(CHI)、Da‐vies-Bouldin指数(DBI)3项指标均取得最优值,优化幅度分别为40.17%~381.80%、20.03%~235.18%、23.42%~79.53%。第2组实验对比新型修复算法与6类经典插值方法(拉格朗日、牛顿、埃尔米特、线性、三次样条、最近邻),结果显示:新算法在轨迹相似性度量指标(Dynamic Time Warping,DTW)上全面优于对比方法,整体优化幅度达43.18%~80.43%。【结论】本文提出的噪声识别与修复算法显著提升了原始GNSS轨迹的质量精度,可高效支撑大规模轨迹数据预处理任务,为时空轨迹挖掘研究提供高质量数据基础。展开更多
现有GNSS水汽层析研究主要聚焦于如何提升卫星观测数据利用率,但在卫星信号数据优选方面研究较少,导致穿过同一组网格集的层析观测方程线性近似且方程系数矩阵列向量元素多数为零,水汽层析模型病态严重。针对该现状,本文提出一种GNSS卫...现有GNSS水汽层析研究主要聚焦于如何提升卫星观测数据利用率,但在卫星信号数据优选方面研究较少,导致穿过同一组网格集的层析观测方程线性近似且方程系数矩阵列向量元素多数为零,水汽层析模型病态严重。针对该现状,本文提出一种GNSS卫星信号自适应优选的水汽层析方法,解决层析模型设计矩阵零元素较多和层析模型病态的难题。该方法基于网格覆盖率最大原则确定层析区域水平网格划分,并发展联合卫星高度角与方位角阈值的卫星信号自适应优选方法,克服水汽层析模型观测方程线性近似的难题。本文选取香港地区2013年5月2日—2013年5月7日共6 d 12个GNSS测站及1个无线电探空站数据为例进行试验。与现有方法相比,本文方法能在降低卫星信号利用率的同时保证网格覆盖率,克服相似卫星信号造成层析模型设计矩阵病态的现状。以无线电探空数据为真值,发现本文方法反演水汽密度廓线的平均RMS、MAE和Bias分别为1.03、0.80和0.13 g/m^(3),优于传统方法的1.25、0.97和0.10 g/m^(3),其RMS改善率为20.78%;此外,本文方法在模型解算效率方面也优于传统方法,其模型计算效率平均提升9.51%。展开更多
This study introduces the site selection and data processing of GNSS receiver calibration networks. According to the design requirements and relevant specifications, the authors investigate the observation conditions ...This study introduces the site selection and data processing of GNSS receiver calibration networks. According to the design requirements and relevant specifications, the authors investigate the observation conditions of the potential sites and collect the experimental GNSS observation data. TEQC is used to evaluate the data availability rate and multipath effects of the observation data to determine the appropriate site. After the construction and measurement of the calibration network, the baseline processing of the medium and long baseline network is conducted by GAMIT. The accuracy indexes including NRMS, difference between repeated baselines, and closure of independent observation loops all meet the specified criteria.展开更多
海平面变化是全球气候和环境变化的重要指标之一,本文基于中国首套全球海洋气候数据集(Climate Data Records,CDRs)中的海平面高度异常(Sea Level Anomaly,SLA)数据、长期验潮站观测数据以及GNSS数据对北欧海的海平面变化进行了详细的...海平面变化是全球气候和环境变化的重要指标之一,本文基于中国首套全球海洋气候数据集(Climate Data Records,CDRs)中的海平面高度异常(Sea Level Anomaly,SLA)数据、长期验潮站观测数据以及GNSS数据对北欧海的海平面变化进行了详细的分析。首先利用1993-2019年的SLA数据分析了北欧海海平面变化的空间分布、主要周期;然后联合长期验潮站观测数据、GNSS数据分析了北欧海部分站点的绝对海平面变化,并与SLA数据获得的绝对海平面变化进行比对。结果表明:1993-2019年北欧海海平面变化具有显著的区域性差异,挪威海和格陵兰海北部海平面变化振幅最大,整体变化速率约为2.47±0.54 mm/a,每年春季(2-4月)为季节性低海平面期,秋季(9-11月)为季节性高海平面期;联合验潮站观测数据和GNSS数据可以很好地校正验潮站地壳垂直运动的影响,其中NY-ALESUN和ANDENES站经GNSS数据校正后的海平面变化趋势与同期基于CDRs数据的绝对海平面变化差异最小。展开更多
针对未配备气象传感器的全球卫星导航系统(GNSS)站缺乏实测气象参数,通常利用再分析数据、经验模型替代反演大气可降水量(PWV)的问题,定量分析地面气压(P)和加权平均温度(Tm)在反演PWV中的适用性:利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布...针对未配备气象传感器的全球卫星导航系统(GNSS)站缺乏实测气象参数,通常利用再分析数据、经验模型替代反演大气可降水量(PWV)的问题,定量分析地面气压(P)和加权平均温度(Tm)在反演PWV中的适用性:利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布的第五代再分析数据集(ERA5)、美国国家环境预报中心(NCEP)/国家大气研究中心(NCAR)再分析数据、第二代和第三代全球气压和温度模型(GPT2和GPT3)、全球格网非线性加权平均温度模型(GGNTm)计算P和Tm;然后以探空站实测气象数据为参考,评估不同P和Tm的精度及其对PWV反演的影响。结果表明:1)ERA5、NCEP、GPT2、GPT3获取P的偏差(bias)绝对值小于1 h Pa,均方根误差(RMSE)小于5.5 h Pa;2)在获取Tm方面,ERA5、NCEP、GGNTm、GPT3的bias绝对值小于2.5 K,RMSE小于5.5 K;3)将ERA5、NCEP、GPT2+GGNTm、GPT3获取的气象参数应用到PWV反演中,PWV偏差绝对值小于0.5 mm,RMSE小于3 mm。分析得出应用非实测气象参数反演的GNSS大气可降水量也可获得较高精度的结论。展开更多
基金supported by the Special Earthquake Research Project Granted by the China Earthquake Administration(201308009)
文摘In comparison with the ITRF2000 model, the ITRF2005 model represents a significant improvement in solution generation, datum definition and realization. However, these improvements cause a frame difference between the ITRF2000 and ITRF2005 models, which may impact GNSS data processing. To quantify this im- pact, the differences of the GNSS results obtained using the two models, including station coordinates, base- line length and horizontal velocity field, were analyzed. After transformation, the differences in position were at the millimeter level, and the differences in baseline length were less than 1 ram. The differences in the hori- zontal velocity fields decreased with as the study area was reduced. For a large region, the differences in these value were less than 1 mm/a, with a systematic difference of approximately 2 degrees in direction, while for a medium-sized region, the differences in value and direction were not significant.
文摘【目的】随着智慧城市建设中信息技术的深度应用,GNSS轨迹数据呈爆炸式增长,但其轨迹生成过程易受信号干扰与传感器故障影响而产生噪声。本文旨在设计新型噪声识别与修复算法,以提升原始GNSS轨迹数据的处理精度与质量。【方法】针对轨迹噪声识别问题,本文提出基于密度矩阵的自适应DBSCAN算法,其具有超参数无关特性,可敏感捕获低幅值噪声点,同时避免连续转向点的误判。针对噪声修复问题,提出基于轨迹分段的函数构造式修复算法:首先采用道格拉斯-普克(Douglas-Peucker,DP)算法压缩轨迹数据实现分段;其次定位含噪声轨迹段,基于段内有效点构造拟合函数;最终依据相邻点时空属性修复噪声数据。相较于主流插值算法(如拉格朗日、牛顿、埃尔米特、线性、三次样条及最近邻插值),本方法通过规避全局特征依赖,显著保留了噪声点蕴含的局部信息特征。【结果】基于长春市1500名志愿者2024年8月19日—9月1日的原始GNSS轨迹数据,设计2组对比实验。第1组将新型识别算法与原始DBSCAN及其主流衍生算法(KANN-DBSCAN、BDT-ADBSCAN)进行对比。实验表明:新算法在轮廓系数(SC)、Calinski-Harabasz指数(CHI)、Da‐vies-Bouldin指数(DBI)3项指标均取得最优值,优化幅度分别为40.17%~381.80%、20.03%~235.18%、23.42%~79.53%。第2组实验对比新型修复算法与6类经典插值方法(拉格朗日、牛顿、埃尔米特、线性、三次样条、最近邻),结果显示:新算法在轨迹相似性度量指标(Dynamic Time Warping,DTW)上全面优于对比方法,整体优化幅度达43.18%~80.43%。【结论】本文提出的噪声识别与修复算法显著提升了原始GNSS轨迹的质量精度,可高效支撑大规模轨迹数据预处理任务,为时空轨迹挖掘研究提供高质量数据基础。
文摘现有GNSS水汽层析研究主要聚焦于如何提升卫星观测数据利用率,但在卫星信号数据优选方面研究较少,导致穿过同一组网格集的层析观测方程线性近似且方程系数矩阵列向量元素多数为零,水汽层析模型病态严重。针对该现状,本文提出一种GNSS卫星信号自适应优选的水汽层析方法,解决层析模型设计矩阵零元素较多和层析模型病态的难题。该方法基于网格覆盖率最大原则确定层析区域水平网格划分,并发展联合卫星高度角与方位角阈值的卫星信号自适应优选方法,克服水汽层析模型观测方程线性近似的难题。本文选取香港地区2013年5月2日—2013年5月7日共6 d 12个GNSS测站及1个无线电探空站数据为例进行试验。与现有方法相比,本文方法能在降低卫星信号利用率的同时保证网格覆盖率,克服相似卫星信号造成层析模型设计矩阵病态的现状。以无线电探空数据为真值,发现本文方法反演水汽密度廓线的平均RMS、MAE和Bias分别为1.03、0.80和0.13 g/m^(3),优于传统方法的1.25、0.97和0.10 g/m^(3),其RMS改善率为20.78%;此外,本文方法在模型解算效率方面也优于传统方法,其模型计算效率平均提升9.51%。
基金Supported by Project of National Natural Science Foundation of China(No.41772346)
文摘This study introduces the site selection and data processing of GNSS receiver calibration networks. According to the design requirements and relevant specifications, the authors investigate the observation conditions of the potential sites and collect the experimental GNSS observation data. TEQC is used to evaluate the data availability rate and multipath effects of the observation data to determine the appropriate site. After the construction and measurement of the calibration network, the baseline processing of the medium and long baseline network is conducted by GAMIT. The accuracy indexes including NRMS, difference between repeated baselines, and closure of independent observation loops all meet the specified criteria.
文摘针对未配备气象传感器的全球卫星导航系统(GNSS)站缺乏实测气象参数,通常利用再分析数据、经验模型替代反演大气可降水量(PWV)的问题,定量分析地面气压(P)和加权平均温度(Tm)在反演PWV中的适用性:利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布的第五代再分析数据集(ERA5)、美国国家环境预报中心(NCEP)/国家大气研究中心(NCAR)再分析数据、第二代和第三代全球气压和温度模型(GPT2和GPT3)、全球格网非线性加权平均温度模型(GGNTm)计算P和Tm;然后以探空站实测气象数据为参考,评估不同P和Tm的精度及其对PWV反演的影响。结果表明:1)ERA5、NCEP、GPT2、GPT3获取P的偏差(bias)绝对值小于1 h Pa,均方根误差(RMSE)小于5.5 h Pa;2)在获取Tm方面,ERA5、NCEP、GGNTm、GPT3的bias绝对值小于2.5 K,RMSE小于5.5 K;3)将ERA5、NCEP、GPT2+GGNTm、GPT3获取的气象参数应用到PWV反演中,PWV偏差绝对值小于0.5 mm,RMSE小于3 mm。分析得出应用非实测气象参数反演的GNSS大气可降水量也可获得较高精度的结论。
文摘基于全球卫星导航系统(global navigation satellite systems,GNSS)基准站建立的全球电离层模型是目前广泛使用的全球电离层产品,对全球电离层模型在磁暴期间可靠性和精度的分析和评价是合理使用该模型的必要前提。本研究采用靠近南海的基准站数据来验证船载GNSS数据解算的电离层天顶方向总电子含量(vertial total electron content,VTEC)的可靠性,并利用船载数据和基准站数据对磁暴期间全球电离层模型在我国南海区域的精度进行了初步的分析和评价。结果表明,船载数据与基准站数据解算的电离层VTEC有相同的变化趋势;磁暴期间,我国南海区域的全球电离层模型值与船载数据解算值及基准站(HKSL、PIMO)数据解算值之间的误差增大,其RMSE日均值分别为41.21、27.40和30.86 TECU,这表明磁暴活动对电离层的扰动导致了全球电离层模型精度明显下降。
