空间大地测量台站坐标非线性变化的规律和机制研究

本项目将综合采用国际SLR数据分析中心ILRS、国际GPS数据分析中心IGS和国际VLBI数据分析中心IVS提供的最新地面台站坐标观测序列，综合其他地球物理资料，系统深入地开展空间大地测量台站坐标非线性变化的规律和机制研究。重点包括四个方面：1）测站坐标非线性变化模型的建立；2）测站坐标非线性变化的地球物理机制研究；3）GPS技术周期性测量误差的影响及其与其它地球物理因素影响的分离；4）测站坐标非线性变化模型的分布规律研究。这项研究是目前国际大地测量学科研究的前沿和热点，不仅能够显著提高空间大地测量定位精度，对促进大地测量及相关学科的发展也具有重要意义。

本项目综合采用GPS、SLR、 VLBI测站坐标残差序列，综合其他地球物理资料，系统深入地开展了空间大地测量台站坐标非线性变化的规律和机制研究。重点包括四个方面：1）测站坐标非线性变化模型的建立；2）测站坐标非线性变化的地球物理机制研究；3）GPS技术周期性测量误差的影响及其与其它地球物理因素影响的分离；4）测站坐标非线性变化模型的分布规律研究。这项研究是目前国际大地测量学科研究的前沿和热点，不仅能够显著提高空间大地测量定位精度，对促进大地测量及相关学科的发展也具有重要意义。.主要研究成果如下：.（1）分析比较了ARMA模型、傅立叶拟合以及小波分析三种方法处理坐标残差时间序列的优缺点，指出ARMA模型拟合效果最好；建立了全球近500个GPS测站坐标残差时序列的非线性变化模型，发现测站坐标非线性变化规律以周年项为主，半年项为辅；全球几乎所有测站坐标残差经非线性变化模型改正后，剩余残差明显变小，改进可达20%以上，约35%的测站改进可达50%以上。.（2）首次揭示了测站坐标非线性变化模型的分布规律。全球约92％的测站都含有周年项，约60％的测站都含有半年项，中纬度地区周年项最大，低纬度地区周年项较小；周年项振幅随纬度呈现低-高-低的规律变化，中纬度地区振幅最大；周年项相位南北半球整体相差180°左右，即南北半球的绝大部分测站初始相位是反向的。. （3）初步发现GPS技术确定测站坐标可能存在的周期性误差，以周年项为主，振幅存在起伏变化，北半球两个站规律相似，南半球两个站规律相似，但与北半球规律不同，可能与GPS卫星的星座构型和光压影响有关。.（4）通过对相关性和显著性检验统计分析发现：测站周年规律与温度的季节性变化整体呈高度正相关特性；理论计算的钢筋混凝土热胀冷缩位移变化以及实际GPS测站周年位移变化规律几乎完全一致，只是理论计算的周年位移振幅稍小，只占观测量的1/3~1/2。.（5）综合测站非线性变化的全球分布规律、相关性和显著性检验统计分析、理论计算研究成果，可以肯定季节性温度变化是引起测站坐标非线性变化的主要成因之一，约占观测量的1/3~1/2；气压负载变化是引起测站坐标非线性变化的另一个主要成因约占观测量的1/3；此外，地表水分布变化等其他地球物理因素、GPS技术的周期性误差也是引起测站坐标非线性变化的部分成因。