2022年, 第42卷, 第12期
刊出日期：2022-12-15
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1211-1215.
组合导航系统在动态环境下具有强非线性，为提高GNSS/CNS/SINS组合导航系统的导航精度，提出一种基于序贯UKF的多传感器最优融合算法。首先，建立GNSS/CNS/SINS组合导航系统的非线性状态方程及2个子滤波器的线性量测方程；然后，对标准UKF的量测更新过程进行简化，简化UKF算法具有与标准UKF算法相同的滤波精度，且具有计算量低的特性；最后，将序贯滤波算法与简化UKF算法结合，提出多传感器组合导航系统的序贯UKF最优融合算法。仿真结果表明，本文序贯UKF算法不仅可提高系统解算的实时性，并且相对于集中线性卡尔曼滤波算法及经典集中线性UKF算法具有较高的滤波精度。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1216-1221.
天文/捷联惯性（CNS/SINS）组合导航系统采用姿态组合，可使姿态角处于收敛状态，并有效抑制位置及速度的发散。为提高组合导航系统的精度，本文设计了CNS/SINS组合导航系统的UKF算法，在建立CNS/SINS组合导航系统非线性状态方程及线性量测方程的基础上，首先对UKF的量测更新过程进行简化，降低其计算量；然后，基于平台误差角提出系统状态协方差矩阵中姿态角协方差矩阵的计算方法，并推导了UKF算法中姿态量测值一步预测误差对应的平台角误差向量表达式，进而建立CNS/SINS组合导航系统的UKF算法；最后进行仿真实验。结果表明，相对于线性卡尔曼滤波算法及EKF算法，本文算法可明显提高组合导航系统的各导航参数精度，并且本文算法对滤波器初始姿态角误差变化具有较高的鲁棒性。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1222-1226.
针对P30智能手机采用GPS/BDS/GLONASS/Galileo等多系统定位时的随机模型进行研究，重点对使用多系统手机观测值定位时的伪距噪声进行评估，并分析不同随机模型对手机伪距单点定位精度的影响。结果表明，华为P30智能手机不同系统卫星伪距噪声差异较大，GPS、BDS、GLONASS、Galileo的伪距噪声中误差分别为5.30 m、2.75 m、7.92 m和1.07 m。采用信噪比+系统间加权的随机模型时手机终端的定位性能最优，相比于传统高度角模型，该随机模型在E、N、U方向上的伪距单点定位精度分别提升了36.12%、25.79%、31.30%。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1227-1232.
基于实测数据分析天线相位中心PCO改正模型和观测值频点选择对北斗三号卫星精密定轨和定位的影响。结果表明，基于北斗官方CSNO发布的PCO模型定轨定位表现稍优于IGS协议模型。此外，相较于两者PCO模型差异的影响，B1C/B2a与B1I/B3I观测值频点的选择对精密定位影响更为显著。以IGS B1I/B3I PCO模型为参考，CSNO B1C/B2a PCO模型定位坐标在E、N、U方向上的精度分别提升约5%、13%、14%，可应用于北斗高精度数据处理。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1233-1238.
针对普通神经网络的梯度消失和易陷入局部极值的问题，提出一种基于多元宇宙优化算法(multi-verse optimizer, MVO)的BP神经网络优化方法(MVO-BP),利用MVO全局寻优的特性求取BP神经网络各层之间可靠的神经元阈值与连接权，从而使神经网络预测模型具备更高的预测精度。建立基于MVO-BP算法的GNSS高程异常拟合预测模型，并采用实际工程中少量高程异常数据进行算法可行性检验。结果表明，相较于常规的BP神经网络法及多面函数法，MVO-BP法精度更高、适用性更强，可为实际工程测量中正常高的求取提供参考。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1239-1245.
提出一种分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transformation, FrFT)与支持向量机(support vector machine, SVM)相结合的建筑物变形组合预测模型。首先利用FrFT对变形时间序列进行多尺度分析，将复杂时间序列分解为一系列结构较为简单的子序列；然后利用SVM对每个子序列分别建立预测模型，通过将各个子序列的预测结果进行综合叠加，得到最终预测结果；同时考虑到SVM模型参数选择的难题，提出一种改进果蝇优化算法(improved fruit fly optimization algorithm, IFOA)对其进行全局寻优，提升预测性能。以西南地区某混凝土坝变形实测数据为例开展验证实验，结果表明，本文组合预测模型能够充分挖掘数据中隐含的趋势性和规律性信息，获得较高的预测精度。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1250-1256.
以中国南海及周边区域为例，利用ECCO2海洋模式数据模拟的SWOT观测数据评估SWOT的海平面长期观测能力。分析SWOT模拟误差表明，相位误差和横滚误差占主导，并且距离星下点越远误差越大。通过空间平滑对模拟的误差进行消除，南海地区SWOT的观测与海洋模式真值的均方根误差从4 cm降低到2 cm。对SWOT的观测和海洋模式信号进行分析发现，SWOT观测误差的空间分布基本呈南北条带状，这主要受卫星宽刈幅沿轨观测方式的影响，与海平面变化信号强度无关。进一步提取SWOT一条轨迹进行滤波和10 km×10 km网格插值，结果表明，2 km空间分辨率的地转流估计结果受噪声影响较大，而10 km分辨率结果更接近真值。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1262-1268.
为分析GRACE-FO微波测距系统KBR及激光干涉测距系统LRI对时变重力场结果的影响，以动力学方法为基础，分别采用KBR数据和LRI数据反演2019-01~2021-08的90阶无约束时变重力场模型APM_KBR和APM_LRI，并进行对比分析。 从重力场模型阶方差和等效水柱高的空间分布来看，在两类测距数据完整且质量较好的前提下，两者精度处于同一水平，而当发生较多月卫星机动或其他卫星事件时会使LRI数据缺失，从而导致APM_LRI模型在该月得到的等效水柱高时间序列信噪比略低。由后验残差结果可知，APM_LRI后验残差RMS比APM_KBR减少约50%，且在高频处(大于等于60 CPR)LRI的后验残差显著低于KBR。总体来说，在现有条件下，由于背景场模型等其他因素影响，两类测距数据反演重力场的阶方差和等效水柱高结果基本一致，但后验残差上LRI测距具有更低的噪声。因此，未来可直接使用LRI测距数据探测、分析较弱的地球物理信号。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1269-1275.
基于2004~2021年GRACE/GRACE-FO重力卫星数据反演黄河流域陆地水储量时空变化，并构建干旱指数模型和洪水因子模型，对黄河流域的极端气候现象进行分析研究。结果表明，2004~2021年黄河流域的陆地水储量以0.56 cm/a的速度减少，具有明显的季节周期性特征，在夏季和秋季呈盈余状态，春季和冬季呈亏损状态；干旱指数模型监测到期间黄河流域发生极度干旱事件22次、重度干旱事件37次，干旱事件范围涵盖整个黄河流域；洪水因子模型探测到黄河流域共发生洪水事件118次，多出现在夏季和秋季雨水较为丰沛的时候，期间黄河流域陆地水储量能力较弱，降雨量增大。利用GRACE/GRACE-FO重力卫星数据构建的干旱指数模型和洪水因子模型探测的气象结果与实际观测结果较为符合，能真实反映黄河流域发生的极端气候，可为极端气候研究提供有利工具。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1281-1287.
基于京津冀地震台网观测资料，利用CAP方法反演滦州MS4.3地震、昌黎MS4.2地震及其MS3.3余震的震源机制，并利用近震深度震相获得更为准确的震源深度，结合双差定位法获得2个地震序列的震源分布结果，对发震构造及成因关联开展分析研究。结果显示：1）滦州MS4.3地震的节面Ⅰ走向、倾角、滑动角分别为211°、85°、168°，节面Ⅱ分别为302°、78°、5°，震源错动类型为走滑型，震源深度为8 km，地震序列的震源分布呈NNE向，短轴剖面显示断层面倾角近垂直，认为其发震断层面为节面Ⅰ；昌黎MS4.2地震及MS3.3余震的节面Ⅰ分别为189°、68°、161°及190°、61°、170°，节面Ⅱ分别为286°、72°、23°及285°、81°、29°，震源错动类型同为走滑型，震源深度为10.5 km，地震序列的震源分布呈NNE向，短轴剖面显示断层面倾角近垂直，认为其发震断层面为节面Ⅰ；2）基于滦州MS4.3地震、昌黎MS4.2地震及滦州MS7.1地震的震源参数结果，结合区域地质构造等资料分析认为，3次地震的发震构造不是上地壳先存断裂，而可能与震源区的深部构造背景密切相关，即壳内包体现象是孕育这些地震的共同基础。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1288-1293.
为探究浑厚山体不同高程由表及里地震动响应规律，以冷竹关山体为例，采用离散元软件建立地形与风化介质组合模型，并从底部边界输入汶川地震波信号，研究该山体两侧边坡的内外动力响应规律。结果表明，随着高程的增加，靠大渡河一侧边坡坡体内与坡表的加速度放大系数均表现出先增大后减小的节律性变化，在近坡顶时增大较快并达到最大值；靠近瓦斯沟一侧边坡坡表受地形起伏的影响，加速度放大系数存在凸坡放大、凹坡减小的特征；相同高程，随边坡由表及里深度的增加，加速度放大系数表现为逐步减小，当距坡表150~200 m时放大曲线趋于平缓；随高程的增加，加速度放大系数由表及里的减小速度变缓，且放大曲线收敛平缓的深度增大；随岩体风化程度的增加，岩体介质波速降低，共振效应使得加速度响应增大，与此同时，斜坡地形与介质组合效应使得坡表峰值加速度放大系数在2.0附近。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1294-1299.
基于遥感解译、野外调查、光释光(OSL)测年和无人机地形测绘，对大别山东麓桐城-太湖段河流阶地发育特征与变形情况进行初步研究。结果表明：1）大别山东麓河流阶地发育较差，各中小型河流普遍发育一级阶地，少数大型河流发育2级阶地；2）大别山东麓河流T1阶地形成时代为晚更新世晚期至全新世早期(约25 ka BP~12 ka BP)，T2阶地形成时代为晚更新世中期(约55 ka BP)；3）郯庐断裂带大别山东麓段自河流T2阶地形成以来未发生明显活动，该段最新活动时代为中更新世。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1300-1306.
基于1 009景Sentinel-1A影像，利用SBAS-InSAR技术对南水北调中线区域地面沉降进行长时间序列监测。结果显示，整个中线沿线地面沉降主要分布于河北省东南部，最大形变速率为-139 mm/a，由于与渠道间有一定距离，因此对输水影响较小。北京市的最大形变速率为-133 mm/a，天津市西南部最大形变速率为-81 mm/a，但天津支线经过了2个沉降区，应当引起相关部门的重视。本文重点分析了南水进京后北京市地面沉降的时序形变特征，结合相关资料分析得知，南水北调工程有效补充了北京地区地下水储量，显著遏制了北京市地面沉降的发展态势。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1307-1311.
为了解隆尧地裂缝目前的发育状况及其对周边地区的影响，采用2019-01~2020-12共31景Sentinel-1影像，基于SBAS-InSAR和Stacking InSAR技术获取隆尧地裂缝及其周边区域的形变时间序列及形变速率分布，进一步采用均质弹性空间模型研究隆尧地裂缝现今滑移状况。结果表明：1）隆尧地裂缝2019~2020年南北两侧的形变速率梯度差达4 cm/a，较2007~2011年5 cm/a的形变速率梯度差有所下降；2）固城店镇、魏家庄镇、官庄镇存在明显的周期性地表形变，但总体趋势仍为沉降；3）建模结果表明，隆尧地裂缝现阶段几乎破裂至地表，滑移速率为27 mm/a，与2007~2011年结果相比深度及滑移速率有所降低，说明现阶段隆尧地裂缝虽仍处于活跃状态，但活跃程度有所减缓。
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大地测量与地球动力学. 2022, 42(12): 1312-1316.
利用赤峰台井下和山洞观测、二连浩特台井下和地表观测测震数据，通过计算其加速度PSD值和相应的PDF值及1~20 Hz频段RMS值，研究井下观测压制测震台站背景噪声的特征。结果表明，在大于2 Hz频段，井下观测相比于山洞和地表观测有显著的压制背景噪声特征，尤其在大于9 Hz频段压制背景噪声特征突出；在16 s~2 Hz频段，井下、山洞、地表观测测震台站背景噪声水平一致性较高，井下观测在该频段不能压制背景噪声；在低于16 s频段，井下观测相比于山洞和地表观测有一定的压制背景噪声特征。通过井下观测可有效降低测震台站背景噪声水平，从而提高观测数据质量。
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鄂公网安备 42010602003219号