GNSS基准站虚假非线性位移成因研究

研究表明，导致GNSS基准站产生虚假非线性位移的主要因素来源于数据处理模型及策略的不完善，包括电离层延迟高阶项、大气潮汐、海洋潮汐、对流层延迟处理方式等其他原因。

数据处理模型及策略的不完善可能导致测站产生“虚假的”非线性位移。目前，国际上关于基准站虚假非线性变化的成因分析研究还未成熟。忽略高阶电离层延迟会造成IGS基准站南北方向较强的半周年振荡，同时还会造成测站的周日变化及卫星位置的cm级误差，对于测站动态高程定位的影响高达分米级(李昭，2012)。大气的昼夜加热使得地表气压呈现周日(S1)、半周日(S2)及更高谐波频率的振荡。这种“大气潮汐”会造成地球表面的周期性运动，其造成的地表垂直形变的振幅与海洋潮汐负载中某些潮汐分量的影响量级相同。研究发现忽略S1-S2大气潮改正将导致交点周年及半周年虚假周期性信号的产生(Tregoning，et al.，2009，2011)。将大气潮影响纳入运动模型，去除S1-S2大气潮造成的虚假周期性信号对于正确解释IGS基准站的非线性运动十分重要。此外海洋潮汐造成的地表形变最大达100mm左右，长距离精密数据处理必须计算海洋潮汐负载产生的测站位移，通常仅考虑11个离散海潮主分量的影响。研究指出，日带及半日带潮汐频率段的未模型化分析误差会造成长期影响，使得测站位置时间序列产生虚假的近两星期、半年以及周年变化信号，从而导致地球物理信号的错误解释。完全忽略次潮汐及交点调节的影响还会造成高纬度地区5mm的均方根误差(Petit ＆ Luzum，2010)。基于上述原因，IERS协议2010建议在ITRF建立过程中需考虑除11个海潮主分量以外的其他潮汐分量造成的测站位移。目前，参与ITRF08建立的各IGS分析中心仍采用11个潮汐主分量海潮模型。

此外，天线内部电子故障、不适当的先验对流层延迟及投影函数同样会在坐标时间序列中引入与时间相关的噪声，导致周年及半周年虚假周期信号的产生。(www.xing528.com)

为了更好地了解地球物理过程，对形变做出合理可靠的地球物理解释，细致研究造成GNSS基准站虚假非线性位移的各种成因，在此基础上确定最优的数据处理模型及策略并对全球IGS基准站数据进行统一的重新处理十分必要，其结果有助于消除或减弱GNSS系统误差对于量级较小的地球物理信号的淹没效应，更准确地提取地球物理信号。