一种顾及平均效应的GNSS海潮负荷位移的预测方法技术

本发明专利技术涉及潮位观测技术领域，特别涉及一种顾及平均效应的GNSS海潮负荷位移的预测方法，包括如下步骤：数据观测与采集，建立调和

【技术实现步骤摘要】
一种顾及平均效应的GNSS海潮负荷位移的预测方法


[0001]本专利技术涉及潮位观测
，特别涉及一种顾及平均效应的GPS海潮负荷位移的预测方法。

技术介绍

[0002]受日月引力的影响，地球上的海水会产生周期性的涨落变化，即潮汐。在海洋潮汐作用下，海水质量重新分布使地球产生周期性的形变, 这一形变通常称之为海潮负荷位移。离沿海地区越近，受海潮负荷效应的影响越大，地表的形变可达数厘米，甚至十几厘米。因此，在进行GNSS大地测量、海洋动力学以及地球物理、地球动力学研究时必须要消除海潮负荷的影响。
[0003]近十几年来，由于GNSS技术的发展，通过GNSS观测可以准确地获取海潮负荷引起的变化，进而估算海潮负荷位移的相关参数。而且GNSS研究海潮负荷位移相比其他观测方式具有测站多、覆盖广、成本低廉、全天候观测的优势。
[0004]在利用GNSS静态PPP模式获取海潮负荷位移信息时，GNSS观测时间需要超过2个小时才能得到相对可靠的解算结果，对于半日潮来说，周期为12小时左右，为避免图2所示的混叠效应的产生（原像为短周期的振动，
£
为等时间间隔的采样，混叠产生长周期的虚像），GNSS观测时间间隔不能超过6小时；以4h为一时间间隔，此时解算获得的位移量已不能作为对应于中间时刻的瞬时位移，而应作为该时间间隔的平均位移。这将引出两个问题：一是位移的采样率明显降低，将低于海洋负荷位移观测采样间隔一般不大于1h的要求；二是时间间隔内取平均实际也是滤波过程，从周期波形重构角度而言这进一步降低了采样率。采样率越低，滤波作用越显著，位移变化曲线相对瞬时位移变化曲线的变形越明显。因此，现有的调和分析方法计算出的海潮负荷位移准确度不高。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种顾及平均效应的GNSS海潮负荷位移的预测方法，以达到减弱因时间间隔平均而产生的误差，提高海潮负荷位移计算精度的目的。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种顾及平均效应的GNSS海潮负荷位移的预测方法，包括如下步骤：步骤一，数据观测与采集：获取多个观测站位置信息的GNSS观测数据，解算不同时间间隔的观测数据，得到各观测站的地心三维坐标时间序列，然后将各观测站的地心三维坐标时间序列转换成站心地平坐标时间序列，剔除粗差后，得到各观测站不同时间间隔的海潮负荷位移，所述海潮负荷位移具有三个坐标分量；步骤二，建立调和
‑
设计算法的模型：假设某一时间间隔的海潮负荷位移为h(t)
k
，k为坐标分量，t为时间间隔的中间时刻，将时间间隔按照短时固定间隔进行等分，共分成N个观测时刻，若时间间隔的起始时
刻为t0，则调和
‑
设计算法的模型为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中，n=0，1，2，
…
，N
‑
1；m为分潮的个数，i=1，2，
…
，m；f
i
为第i个分潮的交点因子，u
i
为第i个分潮的交点订正角；H
k,i
和g
k,i
为调和常数，其中，H
k,i
为第i个分潮在k方向上的振幅，g
k,i
为第i个分潮在k方向上的格林尼治相位，V
i
(t)为第i个分潮在时刻的天文相角；步骤三，将调和
‑
设计算法的模型进行线性化处理，即将分潮调和常数的表达式转化为正弦分量与余弦分量的形式，即 （2）其中，、分别为第i个分潮的调和常数在k方向上的余弦分量和正弦分量：分别为第i个分潮的调和常数在k方向上的余弦分量和正弦分量：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）步骤四，根据每个观测时刻观测到的海潮平均位移h(t)
k
，采用最小二乘法对公式（2）求解和，再按下式将和转换为调和常数H
k,i
、g
k,i
：：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）步骤五，将计算后的调和常数H
k,i
、g
k,i
代入公式（1）进行海潮负荷位移的预测。
[0007]通过上述技术方案，本专利技术提供的一种顾及平均效应的GNSS海潮负荷位移的预测方法具有如下有益效果：本专利技术针对现有的调和分析方法产生的误差来源于瞬时位移的非线性变化，据此设计算法将时间间隔平均位移h(t)按非线性变化过程重构，求取时间间隔平均位移。本专利技术的方法与传统方法相比，方程数保持一致，即采样率一致，但平均位移由传统方法中对应于中间时刻的瞬时值，改进为按分潮组合求平均形式，符合于位移的非线性变化过程，因此，本专利技术的方法受时间间隔的影响相对较小，具有更高的分析精度。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0009]图1为本专利技术实施例所公开的一种顾及平均效应的GNSS海潮负荷位移的预测方法流程示意图；图2为混叠现象示意图。
具体实施方式
[0010]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0011]本专利技术提供了一种顾及平均效应的GNSS海潮负荷位移的预测方法，包括如下步骤：步骤一，数据观测与采集：获取多个观测站位置信息的GNSS观测数据，采用BERNESE 5.2 软件静态PPP模式解算不同时间间隔（2小时、3小时4小时和4.8小时）的观测数据，得到各观测站的地心三维坐标时间序列，然后将各观测站的地心三维坐标时间序列转换成站心地平坐标时间序列，剔除粗差后，得到各观测站在不同时间间隔的海潮负荷位移，该海潮负荷位移具有三个坐标分量。
[0012]步骤二，建立调和
‑
设计算法的模型：假设某一时间间隔的海潮负荷位移为h(t)
k
，k为坐标分量，t为时间间隔的中间时刻，将时间间隔按照短时固定间隔 进行等分，共分成N个观测时刻，若时间间隔的起始时刻为t0，则调和
‑
设计算法的模型为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中，n=0，1，2，
…
，N
‑
1；m为分潮的个数，i=1，2，
…
，m；f
i
为第i个分潮的交点因子，u
i
为第i个分潮的交点订正角；H
k,i
和g
k,i
为调和常数，其中，H
k,i
为第i个分潮在k方向上的振幅，g
k,i
为第i个分潮在k方向上的格林尼治相位，V
i
(t)为第i个分潮在时刻的天文相角；步骤三，将调和
‑
设计算法的模型进行线性化处理，即将分潮调和常数的表达式转化为正弦分量与余弦分量的形式，即（2）其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顾及平均效应的GNSS海潮负荷位移的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，数据观测与采集：获取多个观测站位置信息的GNSS观测数据，解算不同时间间隔的观测数据，得到各观测站的地心三维坐标时间序列，然后将各观测站的地心三维坐标时间序列转换成站心地平坐标时间序列，剔除粗差后，得到各观测站不同时间间隔的海潮负荷位移，所述海潮负荷位移具有三个坐标分量；步骤二，建立调和
‑
设计算法的模型：假设某一时间间隔的海潮负荷位移为h(t)
k
，k为坐标分量，t为时间间隔的中间时刻，将时间间隔按照短时固定间隔进行等分，共分成N个观测时刻，若时间间隔的起始时刻为t0，则调和
‑
设计算法的模型为：
ꢀꢀ
（1）其中，n=0，1，2，
…
，N
‑
1；m为分潮的个数，i=1，2，
…
，m；f
i
为第i个分潮的交点因子，u
i
为第i个分潮的交点订正角；H
k,i
和g
k,i
为调和常数，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张化疑，许军，冯义楷，杨龙，周东旭，刘焱雄，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：