2021年, 第41卷, 第1期
刊出日期：2021-01-15
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 1-6.
针对变形监测数据中包含的噪声成分难以有效滤除，导致预测结果精度不理想的问题，提出一种应用于变形监测领域的新降噪方法。首先利用变分模态分解（VMD）将原始监测序列分解为k个不同中心频率的带限固有模态函数（BIMF），再将样本熵（SE）大于设定阈值的高频BIMF作为噪声成分剔除，最后重构余下的BIMF获得降噪序列。仿真算例和工程实例检验的结果表明，新方法与EEMD及CEEMD方法相比各评价指标均为最优，降噪结果可为形变分析和预测提供可靠依据。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 7-11.
跨海大桥系统受外界影响扰动，其变形伴有混沌现象发生。对桥梁变形监测数据实现了混沌识别，运用C-C法计算时间序列的延迟时间，用G-P方法求得最佳嵌入维数，通过求取的时间延迟和最佳嵌入维数对桥梁变形监测数据进行相空间重构，为混沌时间序列预测模型的建立奠定基础；基于RBF神经网络建立混沌时间序列预测模型，对实测数据进行桥梁变形水平位移预测，并与基于最大Lyapunov指数混沌时间序列预测结果以及实测数据进行对比分析。结果表明，基于RBF神经网络建立的混沌时间序列预测模型的预测结果比基于最大Lyapunov指数混沌时间序列预测模型的预测结果要好，且短期预测效果好。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 17-20.
根据长三角地区7个探空站基于积分法计算的2016年大气水汽转换系数（K值），利用多元线性拟合分别构建不顾及高程的Emardson-I精化模型和顾及高程的Emardson-H精化模型，并用2017年的K值验证两种模型的精度。实验结果表明，Emardson-H预报模型的MAE和RMS分别为0.001 297和0.001 616，略优于Emardson-I预报模型的0.001 303和0.001 620；基于两种新模型的GNSS-PWV反演精度相当，其MAE和RMS均优于0.6 mm。因此，Emardson-I模型以其无需实测气象参数和无需顾及高程在长三角地区的地基GNSS气象学实时应用中具有更好的效率优势。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 21-26.
使用FY-3C气象卫星GNSS掩星数据反演得到2017-03-01～2018-02-28大气温度廓线，并估计对流层顶高度变化；然后利用探空气球数据和ERA5模型数据进行验证；最后以2°×2°的空间分辨率将中国区域划分为608个网格，针对每一个单元格，分别计算对流层顶参数，建立格网模型，分析中国区域对流层顶参数的时空分布特征。结果表明，对流层顶参数随纬度具有明显的分带特征，在经度上变化并不明显，表现为南北区域不对称、东西区域较为对称的现象；对流层顶参数具有明显的季节性变化特征。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 34-38.
针对BDS和GPS，采用全球分布的5个IGS测站数据和车载实验数据，使用精密卫星轨道和钟差产品，对比分析原始多普勒频移、载波相位导出多普勒频移、动态PPP三种测速方法的精度。在静态仿动态测速实验中，3种方法水平方向精度分别为10 mm/s、4 mm/s、5 mm/s；在动态车载实验中，导出多普勒测速和动态PPP参数法水平方向精度分别达到5 cm/s和8 cm/s，两种测速方法受载体速度变化影响较大，BDS测速精度与GPS测速精度相当。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 39-42.
计算了7个IGS分析中心第二次重新处理单天解与IGS14之间的尺度参数，并采用极大似然方法对其进行分析，比较两种GNSS卫星天线相位中心改正模型对尺度参数序列噪声模型、平均偏移量、速度及季节性信号的影响。结果表明，所有尺度参数的随机特性均可由白噪声加幂律噪声较好地描述，不同分析中心的尺度参数速度值在-0.22～-0.15 mm/a之间变化，尺度参数的周年信号显著，半周年信号相对较弱；卫星天线相位中心改正模型的变化对尺度参数的平均偏移量影响显著，对其随机特性、速度及季节性信号影响较小。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 43-48.
利用主成分分析法对陆态网224个GNSS基准站坐标时间序列进行分析。首先对基准站原始坐标序列进行突变项拟合、粗差剔除、缺失数据插值补齐等预处理；然后对预处理后的站点残差坐标时间序列分N、E、U方向组建时间序列矩阵进行主成分分析，根据各方向主分量及其相应的空间特征向量分析站点空间响应分布特征、共模误差以及异常站点的影响。结果表明，仅通过第1主分量不能准确体现共模误差的时空特点，因此将前3个主分量纳入共模误差分析；华北地区、西北地区以及云南地区各方向主分量显示出相对一致的空间响应分布，可能是水储量变化导致的；对比剔除异常站点前后的PAC结果发现，N、E、U方向第1、2主分量的贡献率变化明显，U方向表现最为显著，其中第1主分量贡献率分别提高2.0% (N)、3.9% (E)、5.7% (U)，第2主分量则分别下降1.1% (N)、1.9% (E)、6.7% (U)，剔除异常站点后，站点的空间响应得到明显提高。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 49-55.
针对在未知环境中行人轨迹跟踪问题，提出一种基于行人航位推算的改进航迹跟踪算法，有效实现了在磁场干扰环境下行人轨迹的高精确跟踪。在步数估计中，利用双重阈值二值化算法对加速度数据进行分析，进而获得行人的运动步数；在航向估计中，利用自适应融合算法来获取航向。该融合过程首先根据姿态更新微分方程，将角速度与加速度融合获取一次航向角，再通过磁感应强度阈值确定一次航向角与磁力计测算航向角融合的权重，最后通过实验验证算法的有效性和优越性。结果表明，在未知环境中行走32 m的距离，获得的轨迹跟踪误差小于1.1%，定位误差小于0.75 m和1 m的概率分别为59%和80%，显著优于对比算法。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 56-62.
针对近岸区域，基于Sentinel-3A合成孔径雷达观测数据，选取多阈值、ICE1、IceSheet和SAMOSA四种波形重跟踪算法，利用全球范围内27个验潮站海面高数据，分析近岸20 km范围内4种波形重跟踪算法的精度。结果表明，多阈值算法在近岸6 km范围内可保留最多的有效波形，且与验潮站海面高数据具有最高的相关性和最小的均方根误差；SAMOSA算法在离岸距离大于5 km时相对大地水准面稳定性最高，更适用于开阔海域。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 62-66.
为研究东昆仑断裂玛沁-玛曲段的活动特征，利用双差定位法对东昆仑断裂玛沁-玛曲段2009-01～2018-09中小地震进行重新定位，并基于CAP(cut and paste)方法反演研究区域3.5级以上地震的震源机制解。结果显示，地震活动沿断裂带分段特征明显，在101°E附近地震沿阿万仓断裂分布，近10 a来玛沁至若尔盖的地震空区现象还在持续；东昆仑断裂玛沁-玛曲段震源深度主要分布在2～30 km范围内；研究区域主压应力为NEE向，主张应力为NNW向。研究结果为东昆仑断裂玛沁-玛曲段因受阿万仓断裂的吸收转换导致在玛沁-玛曲段滑动速率减弱的结论提供了地震学方面的证据。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 67-73.
利用华南地块及邻区2007~2012年609个地震台站记录的约900个5.7级以上远震事件，获得各台站的接收函数，通过分析接收函数的形态变化了解各台站下方的地壳结构特征，然后再利用H-κ叠加搜索技术获得各台站下方的地壳厚度和波速比。结果显示，研究区的地壳结构表现为从沿海向内陆逐渐复杂的变化，地壳厚度也表现出由沿海向内陆、自南向北逐渐增厚的趋势；研究区内的广东、福建、浙江、上海、江西、广西、安徽南部、湖北中东部、湖南中东部和云南东南部地区主要表现为标准型接收函数，地壳相对稳定，地壳厚度一般在35 km以下；研究区内的湖北西部、湖南西部、贵州、云南东部及中北部地区主要表现为过渡型接收函数，对应地壳增厚变形的区域，该区地壳厚度从约35 km逐渐增厚到约45 km；研究区内的重庆、四川、陕西南部、甘肃南部和云南北部主要表现为复杂型接收函数，对应地壳剧烈增厚的区域，地壳厚度从45 km增厚到60~70 km。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 74-78.
以2017年新疆精河6.6级地震为例，通过收集震中周围不同方位、不同距离地磁台站的连续波形数据，基于帕金森矢量方法及其改进方法，计算每个台站在不同频段的帕金森矢量方位角异常，并分别将同一频段多个台站的异常结果叠加，提取和分析地震前震中周围台站地磁的短周期变化异常特征。结果表明，震前震中周围地磁异常时、空特征明显，均显示短临异常，通过异常综合叠加分析可以较好地估计震中方位。该研究结果对短临地震预报及防震减灾等工作具有一定的参考意义。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 83-88.
利用相关和回归分析方法，分析断层H2浓度与气温、气压之间的相关关系，得到气温与断层H2浓度的回归方程。通过R值评分方法对断层H2浓度回归残差进行映震效能检验，结果表明：1)气温为阿克苏断层H2浓度变化的主要影响因素，与断层H2浓度呈高度正相关；气压对阿克苏断层H2浓度变化影响较小，与断层H2浓度呈中低度负相关。2)断层H2浓度回归残差R值为0.690 7，映震效果较好，尤其是对于5级地震的平均预测对应期为23 d，优势发震区为南天山西段。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 89-94.
采用数学语言及MATLAB语言，对地磁低点位移法与其搭载软件进行改进：1)利用地磁突变界线自动成图技术代替人工画线以消除随机误差，思路为通过建立突变界线与台网地磁低点时间之间的几何解析关系来实现自动成图。首先对地磁台网进行Voronoi剖分，将突变界线的走向限定在地磁台网的Dirichlet镶嵌线上；然后通过最近邻插值法来计算低点时间等值线；最后将低点时间等值线图转化为二阶等值线图，从而提取出突变界线。2)利用地磁台站当地时间代替原有的格林威治时间(Greenwich time, GMT)，以消除由经度效应引起的低点时间偏差，思路为建立台站的格林威治时间、台站经度与台站当地时间的函数关系，输入台站格林威治时间、台站经度，输出台站当地时间。并以2017年九寨沟MS7.0地震前07-20地磁低点位移现象为例，对改进后的新方法进行评价。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(1): 95-100.
基于拉格朗日中值定理，改进使用重力异常垂直梯度进行重力异常向下延拓的方法，通过重力异常向上延拓后差分以及线性外推，得到更加准确的应用于向下延拓的垂直梯度近似值。首先介绍利用拉格朗日中值定理计算重力异常垂直梯度并进行向下延拓的基本原理，给出进行航空重力向下延拓的基本步骤；然后基于EGM2008全球重力场模型说明重力异常垂直梯度在0～10 000 m的空间范围内在垂向上与高度呈强线性关系，证明进行垂直线性外推的合理性；最后使用EGM2008模型的模拟重力异常在台湾地区进行实验，向下延拓精度达到2.34 mGal，验证方法的可行性与有效性，同时将台湾地区5 156 m高度面上的实测航空重力数据向下延拓到地面的3 360个地面重力观测点，精度达到10.13 mGal。
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