1广西壮族自治区地理国情监测院 广西南宁 530023；
2广西壮族自治区地理信息测绘院 广西柳州 545006
摘要：受地球流体质量（主要包括大气、水文、非潮汐海洋）再分布的影响，地表会产生弹性负荷形变，通过大地测量连续观测可以探测到这种变化特性。本文利用GPS连续观测时间序列分析地表质量变化，重点分析广西北部湾区域季节性震荡信号，发现该区域处理地表季节性变化外，还受长周期的地球物理内部信息的扰动影响。
关键词：GPS连续观测；地表负荷形变；北部湾经济区；季节性信号
1 绪论
地球表面是个弹性体，由于受地表的大气、水文以及潮汐等影响，地表会产生弹性负荷形变，这种形变主要以季节性变化为主。通过地表的观测，如GPS连续观测、卫星重力以及VLBI等大地测量观测数据可以记录这种质量变化所导致的地表形变特性。目前，随着空间卫星技术以及数据解算模型的改进，大地测量观测手段可以观测到地球深部的物质变化。以GPS观测技术为主流的对地观测手段是现今发展最为迅速和成熟的技术手段，为我们分析区域性地球物质迁移提供了宝贵的科学依据。广西北部湾经济区是我国西部大开发和面向东盟开放合作的重点经济地区，对于国家实施区域发展总体战略和互利共赢的开放战略以及一带一路发展具有重要意义。而环境和地表质量的监测是目前地球科学研究领域的热点，也是国家发展的基础科学依据。本文利用广西北部湾GPS连续观测站数据，研究分析该区域的地表质量季节性变化特性，并利用最小二乘法对GPS时间序列进行拟合，以分析其振幅变化。
2 GPS数据处理
本文选取了北部湾经济区布设的一期GPS连续观测站3个观测站，通过美国麻省理工学院（MIT）研制的高精度数据处理软件GAMIT/GLOBK软件进行处理，得出了基于ITRF2008框架下的GPS时间序列。数据处理过程中涉及到地球物理模型的改正，主要包括，卫星星历中钟差的改正、固体潮、海洋潮汐以及大气的对流层和电离层改正。通过全球IGS参考框架点进行参考框架的转换，将其转换到基于ITRF2008框架下的时间序列。原始的GPS时间序列需要进行预处理，主要是数据缺失的插值和较大误差值的剔除，采用线性插值和加权平均方法进行预处理，最终得出较为平滑的GPS时间序列。
GPS垂向时间序列存在明显的季节性变化特性，但不同区域的GPS时间序列差异较大。分析其季节性变化大小，需要利用最小二乘拟合方法确定其振幅变化。
3 GPS季节性变化特性
地表的季节性变化由于受区域性地表水质量变化以及空间大气循环等流体质量的影响，存在明显的空间性差异，此外由于广西北部湾毗邻海边，在一定程度上也会受到海洋潮汐的影响，在GPS数据处理过程中，我们利用FES2004海潮模型进行了潮汐负荷的改正，但非潮汐海潮负荷并未进行改正，所以通过GPS观测到的这种时间序列变化聚合了大气、水文和非潮汐海洋负荷的影响。传统的通过水文地面观测的数据可以探测到水文的变化，而地表的水文变化影响在质量负荷中占主导因素。目前通过GPS连续观测，我们也可以对地表的水质量季节性变化进行分析。由GPS时间序列可以看出这种信号的季节性震荡。根据最小二乘拟合可以从时间域的角度对GPS时间序列季节性信号进行分析，其中我们选取了周年和半年信号进行分析，结果如图2所示。
4 结论
GPS连续观测站可以观测地表的质量变化，以及季节性震荡变化。本文对北部湾区域的GPS观测数据进行了解算分析，得出其连续观测站的时间序列。由分析结果可以看出，地表质量的季节性变化可以通过GPS观测手段进行记录。利用最小二乘拟合方法，得出了GPS站点的季节性振幅变化，可以看出，不同区域的观测，其结果存在季节性震荡差异。
参考文献
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[3]鄂栋臣，詹必伟，姜卫平,等.应用GAMIT/GLOBK进行高精度GPS处理[J].极地研究，2005,9:173-182.
论文作者:莫婷婷1,蒋灵波2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/6
标签：季节性论文; 地表论文; 序列论文; 北部湾论文; 时间论文; 潮汐论文; 观测站论文; 《基层建设》2017年第20期论文;