基于Gamit/Globk Matlab Tools的CORS站變化規(guī)律反演分析

薛加樂　侯剛棟　陳向陽　王寧寧

摘要：本文選取國(guó)內(nèi)分布較均勻的24個(gè)CORS站，將我國(guó)國(guó)內(nèi)及周邊的12個(gè)IGS站作為控制站，用GAMIT/GLOBK解算工具對(duì)CORS站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用GAMIT/GLOBK MATLAB TOOLS（以下簡(jiǎn)稱GGMatlab）分析研究了該CORS站一年坐標(biāo)及速度場(chǎng)的變化規(guī)律，并給出了站坐標(biāo)及速度場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：CORS站;GGMatlab;速度場(chǎng);周期震蕩項(xiàng);地殼運(yùn)動(dòng)

中圖分類號(hào)：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）02-0067-03

1 GGMatlab軟件的數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

提取由GAMIT中GLRED模塊生成的單天解MB文件和周解MB文件，并提取由GLOBK模塊生成.org文件的速度場(chǎng)信息。應(yīng)用GGMatlab軟件對(duì)兩種算法的MB文件做出時(shí)間序列圖，設(shè)置最大精度值為10mm，剔除部分超限的單天值，一般以坐標(biāo)重復(fù)率來表示坐標(biāo)解算結(jié)果的精度[1-3]。以表示j點(diǎn)在i測(cè)段，則各點(diǎn)坐標(biāo)分量的重復(fù)率為：

分別是點(diǎn)的坐標(biāo)分量重復(fù)率，為測(cè)段解得坐標(biāo)分量的中誤差平方倒數(shù)，為坐標(biāo)分量加權(quán)平均值，加權(quán)平均值可由如下公式求得：

2 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

2.1 GAMIT軟件的數(shù)據(jù)處理

本文選取了國(guó)內(nèi)24個(gè)分布均勻的CORS站和12個(gè)IGS站，時(shí)間是從2017年1月1號(hào)到2018年12月30號(hào)兩年的觀測(cè)數(shù)據(jù)（少量部分測(cè)站數(shù)據(jù)不完整），按照相關(guān)的理論、方法及軟件進(jìn)行處理，研究分析CORS基準(zhǔn)站坐標(biāo)的規(guī)律，統(tǒng)計(jì)分析各基準(zhǔn)站坐標(biāo)和速度場(chǎng)的精度及其變化，探討CORS站的位移和沉降規(guī)律。

選取的24個(gè)CORS站對(duì)應(yīng)的代碼與站名如表1所示，12個(gè)IGS控制站分別是：WUHN、BJFS、SHAO、URUM、LHAZ、SELE、IRKT、NTUS、USUD、IISC、DAEJ、POL2，該36個(gè)站的分布情況如圖1所示。用麻省理工學(xué)院（MIT）的GAMIT軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線解算，得到單天的H文件采用GLOBK軟件進(jìn)行平差，提取由GLRED模塊中生成的MB文件，采用MIT研發(fā)GGMatlab工具進(jìn)行測(cè)站坐標(biāo)及速度場(chǎng)的分析。同時(shí)，因?yàn)镚GMatlab軟件是針對(duì)PBO數(shù)據(jù)質(zhì)量分析而開發(fā)的，本文通過自編程序?qū)崿F(xiàn)了由PBO坐標(biāo)文件格式及速度場(chǎng)文件格式向通用GMT作圖格式的轉(zhuǎn)化，本文以IGS站CAND站的PBO文件為例，驗(yàn)證程序代碼的正確性，以實(shí)現(xiàn)多軟件（如GMT）可以作圖分析[4-5]。

2.2 GGMatlab軟件的數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

本文選擇的24個(gè)待求站及12個(gè)IGS站都是24h連續(xù)觀測(cè)，15秒的采樣間隔，從SOPAC網(wǎng)站上下載ITRF05框架下12個(gè)基準(zhǔn)站的精確坐標(biāo)作為控制，運(yùn)用GAMIT軟件進(jìn)行批處理，用GLOBK對(duì)獲取單天解的H文件進(jìn)行平差，應(yīng)用GGMatlab進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量分析。提取由GLRED模塊生成的單天解MB文件和周解MB文件，并提取由GLOBK模塊生成.org文件的速度場(chǎng)信息。應(yīng)用GGMatlab軟件對(duì)兩種算法的MB文件做出時(shí)間序列圖，設(shè)置最大精度值σ為10mm，剔除部分超限的單天值，得到表2給出24個(gè)站周解與單天坐標(biāo)重復(fù)率統(tǒng)計(jì)表，一般以坐標(biāo)重復(fù)率來表示坐標(biāo)解算結(jié)果的精度。

從表中可以看出，單天解E、U方向上大部分WRMS值一般在2-4mm之間，U方向上WRMS大部分值在5-10mm之間，周解E、U方向上大部分WRMS值在1-3mm之間，U方向大部分WRMS值在4-8mm之間，可以看出單天解的站點(diǎn)基線重復(fù)率要高于周解，單天解的波動(dòng)比較大，平均值更加能夠反映出該結(jié)論。單天解N方向上WRMS的平均值為3.02mm，周解N方向上WRMS的平均值為2.07mm，E方向單天解WRMS=3.18mm，周解WRMS=2.89mm，U方向單天解WRMS=8.67mm，周解WRMS=7.71mm。部分站點(diǎn)WRMS值比較大，如IISC、SELE站，因?yàn)樵撜緮?shù)據(jù)缺失嚴(yán)重，在本次比較中，直接剔除。從表中可以看出周解的精度高于單天，這也是GAMIT解算采用周解計(jì)算分析多年數(shù)據(jù)的原因。

圖1是36個(gè)站的速度場(chǎng)信息，箭頭長(zhǎng)度表示速度場(chǎng)的大小，箭頭指向即為速度場(chǎng)的方向，圓的半徑表示離散度，可以看出，速度場(chǎng)的離散度較好，除了IISC跟LHAZ站較大，這是由于數(shù)據(jù)嚴(yán)重缺失導(dǎo)致，不能真實(shí)反映。圖示表明：我國(guó)東部地區(qū)相對(duì)西部地區(qū)較為穩(wěn)定，新疆西北地區(qū)向北西運(yùn)動(dòng)，西藏、云南、廣東地區(qū)有一個(gè)順時(shí)針剪切旋轉(zhuǎn)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，中北部地區(qū)向東南運(yùn)動(dòng)，新疆、西藏、云南地區(qū)是我國(guó)大陸地殼運(yùn)動(dòng)最為活躍的地方。顯然，印度板塊的向北擠壓依然是影響我國(guó)大陸地殼運(yùn)動(dòng)主要因素。

3 結(jié)語

本文選取了24個(gè)國(guó)內(nèi)CORS站及IGS站進(jìn)行分析，借助GAMIT/GLOBK軟件數(shù)據(jù)處理，用GGMatlab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量分析顯示：各CORS站的坐標(biāo)變化趨勢(shì)以周期震蕩項(xiàng)為主，去除線性趨勢(shì)項(xiàng)后，得到年周期項(xiàng)振幅，比較了單天解和周解的站點(diǎn)重復(fù)率的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)，周解的坐標(biāo)重復(fù)率低于單天解，周解的精度要高于單天解的精度。速度場(chǎng)離散度較好，我國(guó)東部地區(qū)相對(duì)西部地區(qū)較為穩(wěn)定，新疆、西藏、云南地區(qū)是我國(guó)大陸地殼運(yùn)動(dòng)最為活躍的地方。顯然，印度板塊的向北擠壓依然是影響我國(guó)大陸地殼運(yùn)動(dòng)主要因素[6-7]。

GGMatlab軟件的開發(fā)主要用于板塊監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)文件（PBO文件）的分析，本論文把該軟件應(yīng)用在GAMIT處理的數(shù)據(jù)上。同時(shí)通過自編程序，實(shí)現(xiàn)了PBO文件格式向我們常用的數(shù)據(jù)成圖格式（如GMT格式）的轉(zhuǎn)換，該軟件功能強(qiáng)大，分析簡(jiǎn)單，在未來對(duì)應(yīng)用于北斗數(shù)據(jù)的分析研究提供了一個(gè)新方向。

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Back analysis of Change law of CORS Station Based on Gamit/Globk Matlab Tools

CHEN Xiang-yang，HOU Gang-dong，XUE Jia-le，WANG Ning-ning

（1.School of Architectural Engineering， Nantong Vocational University， Nantong? Jiangsu? 226007;

2.Physical Survey Team of China General Administration of Coal Geology， Xingtai Hebei? 054000）

Abstract：This paper chooses 24 CORS stations with uniform distribution in China and 12 IGS stations around China as control stations. GAMIT/GLOBK solution tool is used to process CORS data. GAMIT/GLOBK MATLAB TOOLS （hereinafter referred to as GGMatlab） is used to analyze and study the variation law of coordinates and velocity fields of CORS stations in this year. Statistical results of coordinates and velocity fields are given.

Key words：CORS station; GGMatlab; PBO; velocity field; periodic shock term; crustal movement