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基于独立分量法的新疆GNSS时间序列共模误差分析

雷传金 魏冠军 高茂宁 张沛

雷传金, 魏冠军, 高茂宁, 张沛. 基于独立分量法的新疆GNSS时间序列共模误差分析[J]. 全球定位系统, 2022, 47(3): 1-8. doi: 10.12265/j.gnss.2021111201
引用本文: 雷传金, 魏冠军, 高茂宁, 张沛. 基于独立分量法的新疆GNSS时间序列共模误差分析[J]. 全球定位系统, 2022, 47(3): 1-8. doi: 10.12265/j.gnss.2021111201
LEI Chuanjin, WEI Guanjun, GAO Maoning, ZHANG Pei. Analysis of common mode error of GNSS coordinate time series in Xinjiang with independent component analysis[J]. GNSS World of China, 2022, 47(3): 1-8. doi: 10.12265/j.gnss.2021111201
Citation: LEI Chuanjin, WEI Guanjun, GAO Maoning, ZHANG Pei. Analysis of common mode error of GNSS coordinate time series in Xinjiang with independent component analysis[J]. GNSS World of China, 2022, 47(3): 1-8. doi: 10.12265/j.gnss.2021111201

基于独立分量法的新疆GNSS时间序列共模误差分析

doi: 10.12265/j.gnss.2021111201
基金项目: 国家自然科学基金(41964008);兰州交通大学优秀平台支持(201806)
详细信息
    作者简介:

    雷传金:(1995—),男,硕士,主要研究方向为GNSS数据处理与研究

    魏冠军:(1976 —), 男, 教授,主要研究方向为大地测量数据处理与研究

    高茂宁:(1997—),男,硕士,主要研究方向为GNSS数据处理与研究

    通讯作者:

    魏冠军 E-mail:wchampion@mail.lzjtu.cn

  • 中图分类号: P228.4

Analysis of common mode error of GNSS coordinate time series in Xinjiang with independent component analysis

  • 摘要: 共模误差(CME)是区域连续全球卫星导航系统(GNSS)网中的主要误差来源之一. 针对GNSS时间序列具有非高斯分布特征,基于二阶统计量的主成分分析(PCA)难以准确提取出CME分量问题,采用具有高阶统计量的独立分量分析(ICA)对CME进行提取. 以2011—2018年新疆区域GNSS坐标时间序列为例,将PCA滤波效果进行对比验证,分析了CME对GNSS坐标时间序列的影响,并对CME序列进行周期分析. 结果表明:前6个独立分量包含CME分量,这可能与卫星轨道、地表质量负荷和时钟误差有关,ICA滤波后东(N)、北(E)、天顶(U)三个方向的均方根(RMS)值分别降低31.83%、32.29%、35.49%,速度不确定度分别降低44.14%、38.49%、43.32%,各测站的周期项振幅较滤波前更一致,有效地剔除了CME,提高了坐标时间序列的精度.

     

  • 图  1  新疆地区GNSS站点分布

    图  2  XJQH站预处理后的残差序列

    图  3  XJSS站残差时序

    图  4  N、E、U方向分量前3个独立分量及其归一化SR

    图  5  ICA滤波前后测站速度场不确定度变化

    图  6  经ICA滤波后新疆区域水平和垂直速度场

    图  7  经PCA滤波后新疆区域水平和垂直速度场

    图  8  ICA滤波前后年振幅变化统计图

    图  9  U方向CME序列的EEMD分解

    图  10  经EEMD的CME序列的FFT周期探测

    表  1  PCA、ICA滤波前后残差序列的平均RMS变化 mm


    滤波前RMS值PCA滤波后RMS值ICA滤波后RMS值
    均值最大值最小值均值最大值最小值均值最大值最小值
    N1.9953.8211.4541.1483.5960.5721.3953.6310.791
    E1.7863.2621.1410.9623.2100.4161.2382.1460.619
    U7.52710.8805.7933.8448.0711.9604.8609.5163.479
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    表  2  测站振幅标准差统计

    方向滤波前/mm滤波后/mm滤波前后改善
    的百分比/%
    年振幅
    σ
    半年振幅
    σ
    年振幅
    σ
    半年振幅
    σ
    年振幅
    σ
    半年振幅
    σ
    N0.1590.1100.0890.08944.4945.33
    E0.1790.1250.1190.11932.8933.07
    U0.6720.4700.3830.38343.1243.18
    下载: 导出CSV
  • [1] 姜卫平, 王锴华, 李昭, 等. GNSS坐标时间序列分析理论与方法及展望[J]. 武汉大学学报:(信息科学版), 2018, 43(12): 2112-2123.
    [2] 党亚民, 杨强, 薛树强, 等. GNSS监测的川滇地区地壳形变动态变化特征[J]. 大地测量与地球动力学, 2019, 39(2): 111-116,117.
    [3] 姜卫平. 卫星导航定位基准站网的发展现状机遇与挑战[J]. 测绘学报, 2017, 46(10): 1379-1388. DOI: 10.11947/j.AGCS.2017.20170424
    [4] WDOWINSKI S, BOCK Y, ZHANG J, et al. Southern California permanent GPS geodetic array: spatial filtering of daily positions for estimating coseismic and postseismic displacements induced by the 1992 Landers earthquake[J]. Journal of geophysical research: solid earth, 1997, 102(B8): 18057-18070. DOI: 10.1029/97JB01378
    [5] 周茂盛, 郭金运, 沈毅, 等. 基于多通道奇异谱分析的GNSS坐标时间序列共模误差的提取[J]. 地球物理学报, 2018, 61(11): 4383-4395. DOI: 10.6038/cjg2018L0710
    [6] 贺小星, 姜卫平, 周晓慧, 等. GPS坐标时间序列广义共模误差分离方法[J]. 测绘科学, 2018, 43(10): 7-15.
    [7] 侯争. GNSS地壳异常形变信息探测理论与方法研究[J]. 测绘学报, 2021, 50(6): 851. DOI: 10.11947/j.AGCS.2021.20200315
    [8] FENG T F, SHEN Y Z, WANG F W. Independent component extraction from the incomplete coordinate time series of regional GNSS networks[J]. Sensors, 2021, 21(5): 1569-1584. DOI: 10.3390/s21051569
    [9] MING F, YANG Y X, ZENG A M, et al. Spatiotemporal fltering for regional GPS network in China using independent component analysis[J]. Journal of geodesy, 2017, 91(4): 419-440. DOI: 10.1007/s00190-016-0973-y
    [10] BANERJEE C, KUMAR D N. Analyzing large-scale hydrologic processes using GRACE and hydrometeorolo-gical datasets[J]. Water resour manage, 2018(32): 4409-4423. DOI: 10.1007/s11269-018-2070-x
    [11] EBMEIER S K. Application of independent component analysis to multitemporal InSAR data with volcanic case studies[J]. Journal of geophysical research: solid earth, 2016, 121(12): 8970-8986. DOI: 10.1002/2016JB013765
    [12] LIU N, DAI W J, SANTTERRE R, et al. A MATLAB based Kriged Kalman Filter software for interpolateing missing data in GNSS coordinate time series[J]. GPS solution, 2018, 22(1): 1841-1867. DOI: 10.1007/s10291-017-0689-3
    [13] 贺小星, 孙喜文. PANGA坐标时间序列噪声模型特性分析[J]. 全球定位系统, 2018, 43(6): 69-75.
    [14] BOS M S, FERNANDES R M S, WILLIAMS S D, et al. Fast error analysis of continuous GNSS observations with missing data[J]. Journal of geodynamics, 2013, 87(4): 351-360. DOI: 10.1007/s00190-012-0605-0
    [15] 马飞虎, 岳祥楠, 贺小星, 等. CME对IGS基准站坐标序列噪声模型及速度估计影响分析[J]. 全球定位系统, 2019, 44(5): 47-54.
    [16] JI L Y, ZHANG Y, WANG Q L, et al. Detecting land uplift associated with enhanced oil recovery using InSAR in the Karamay oil field, Xinjiang, China[J]. International journal of remote sensing, 2016, 37(7): 1527-1540. DOI: 10.1080/01431161.2016.1154222
    [17] 戴海亮, 孙付平, 朱新慧. 中国区域内IGS站时间序列的非线性变化分析[J]. 全球定位系统, 2018, 43(6): 76-81.
    [18] 张双成, 李振宇, 何月帆, 等. GNSS高程时间序列周期项的经验模态分解提取[J]. 测绘科学, 2018, 43(8): 80-84,96.
    [19] 姜卫平, 夏传义, 李昭, 等. 环境负载对区域GPS基准站时间序列的影响分析[J]. 测绘学报, 2014, 43(12): 1217-1223.
    [20] GRUSZCZYNSKI M, BOGUSZ J, KLOS A. Orthogonal transformation in extracting of common mode errors from continuous GPS networks[J]. Acta geodynamica et geomaterialia, 2016, 13(3): 291-298. DOI: 10.13168/AGG.2016.0011
    [21] HE X X, MONTILLET J P, FERNANDES R, et al. Review of current GPS methodologies for producing accurate time series and their error sources[J]. Journal of geodynamics, 2017(106): 12-29. DOI: 10.1016/j.jog.2017.01.004
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  • 收稿日期:  2021-11-12
  • 网络出版日期:  2022-06-08

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