西龙池上水库GPS基准站坐标时间序列特征分析
浅谈GPS技术在水利测量工程中的应用 董晓倩
浅谈GPS技术在水利测量工程中的应用董晓倩摘要：本文首先介绍了GPS测量的特点：定位精度高、测量距离远、操作简单。
其次，简要介绍了水利工程中的GPS测量方法：静态测量和动态测量。
最后，及时总结了GPS在水利测量项目应用中存在的问题，并提出了相应的改进措施。
关键词：GPS技术；水利工程；测量引言GPS是通过导航卫星建立的全球定位系统，可以提供定位、时间测量和距离测量服务。
它具有全天候、实时、抗干扰等优点。
它可以为用户提供精确的三维坐标、精确的时间和真实的速度。
GPS技术已经广泛应用于当前的生产和生活中。
在水利测量项目中，GPS技术也可以提供快速准确的测量信息。
1GPS技术概述GPS技术可以准确定位待测位置，这不仅使工人能够及时发现位置，还减少了待测时间，从而提高了工作效率。
GPS技术在水利工程中的应用不仅可以减少大量的人力和物力，还可以缩短测量时间，从而提高工作效率。
工作人员定位要测量的位置，在移动站观察大约一分钟后可以获得相应的信息，这给工作人员带来了极大的方便。
在测量过程中，一旦发现问题，工作人员可以及时采取相应措施处理，以免影响测量结果，从而保证测量工作的顺利进行。
21GPS测量的特点2.1定位精度较高普通工程测量仪器红外目标的精度可以达到5 mm + 5 ppmm，而GPS技术滥用双频接收器的精度可以达到5 mm + 1 ppmm，GPS技术策略的精度相对较高，实践证明基线边长越长，定位资金越高。
一些学者计算了50公里内的定位精度为10 - 6，但是1000公里以上的定位精度可以达到10 - 8。
2.2高测量效率在GPS测量中，小于20公里的相对静态定位不到20分钟，测量流量定位只需要在2分钟内观察，然后通过快递定位。
当基站和移动站之间的距离小于15千米时，测量速度更快。
与传统的测量效率相比，GPS测量显示出快速的测量速度，并且可以实现非间隔测量。
高测量效率对控制水利工程中的危险状况具有明显的作用，有助于测量人员及时掌握和采取快速措施。
西龙池上水库GPS基准站坐标时间序列特征分析
西龙池上水库GPS基准站坐标时间序列特征分析摘要对西龙池上水库gps基准站从2009年7月至2010年6月的坐标时间序列进行了研究。
阐述了gps坐标时间序列的获取方法，采用频谱分析法分析其周期特征，结果表明上水库基准站的水平和高程方向分别存在近似90天和60天的周期，而年周期和半年周表现并不明显；通过求谱指数和极大似然估计法分析了西龙池上水库基准站坐标时间序列的噪声特征，结果表明其包含有色噪声，通过比较不同噪声模型下的极大似然值，确定白噪声+闪烁噪声+随机漫步噪声模型为最佳噪声模型。
关键词gps坐标时间序列；基准站；周期特征；噪声特征中图分类号p227 文献标识码a 文章编号1674-6708（2013）82-0104-020 引言gps变形监测系统中，监测点的位移是基于基准点保持静止这一前提的，基准点位置的变化将直接影响监测点的位移量，从而扰乱各类监测点的变形监测成果。
因此有必要对基准点的运动进行分析，以确保基准点的位移量在设计要求范围内。
本论旨在分析西龙池上水库gps基准站的坐标时间序列，合理分析坐标序列中的各种信号来源，并初步揭示其成因，针对坐标时间序列，尝试建立合理的数学模型和随机模型来描述其周期特征和噪声特征。
1 坐标时间序列的获取1.1 基线解算基线处理采用的是mit和sio共同研制的gamit软件，该软件是世界上最优秀的gps数据处理软件之一。
采用igs事后精密星历，选择联合解算的11个igs永久跟踪站为wuhn、bjfs、lhaz、usud、shao、kit3、pol2、urum、kunm、tnml、suwn，解算策略为：1）采用广播星历中的卫星钟差参数；2）采用根据伪距观测值计算的接收机钟差；3）采用lc观测值；4）采用萨斯塔莫宁模型进行对流层延迟改正，并用分段线性法每两个小时估计一个折射量偏差参数；5）卫星及接收机天线的相位中心偏差改正采用gamit缺省值；6）顾及潮汐改正；7）截止高度角15°，历元间隔30s；8）采用松弛igs轨道。
GPS坐标时间序列分析
GPS坐标时间序列分析学校：院系：专业：班级：姓名：学号：指导教师：教师职称：完成日期：GPS坐标时间序列就是按照时间的顺序记录的一列有序数据。
对时间序列进行观察、研究，找寻它变化发展的规律，预测它将来的走势。
时间序列分析在日常生活中随处可见，有着非常广泛的应用领域。
文用时间序列分析方法，对一段时间序列进行了拟合。
通过对2010年3月至2011年6月中国进出口额同比增长率序列进行观察分析，建立合适的ARIMA模型，对未来五个月的中国进出口额同比增长率序列进行预测。
然后对预测值和真实值进行比较，得出结论，所建立的模型有较好的拟合效果，从而提供了一个行情预测的有效方法。
关键词：GPS坐标时间序列分析预测GPS 坐标时间序列分析原来是“概率论与数理统计”领域当中的一个重要分支，其中有国际著名的学术杂志“时间序列分析”。
由于在过去的二十几年当中，时间序列分析方法在经济学的定量分析当中获得了空前的成功应用，因此所出现的“时间序列计量经济学”已经成为了“实证宏观经济学”的同意语或者代名词。
由此可见，作为宏观经济研究，甚至已经涉及到微观经济分析，时间序列分析方法是十分重要的。
时间序列分析方法之所以在经济学的实证研究中如此重要，其主要原因是经济数据大多具有时间属性，都可以按照时间顺序构成时间序列，而时间序列分析正是分析这些时间序列数据动态属性和动态相关性的有力工具。
从一些典型的研究案例中可以看出，时间序列分析方法在揭示经济变量及其相关性方法取得了重要进展。
目前关于时间序列分析的教科书和专著很多。
仅就时间序列本身而言的理论性论著也很多，例如本课程主要参考的Hamilton 的“时间序列分析”，以及Box 和Jankins 的经典性论著“时间序列分析”；近年来出现了两本专门针对经济学和金融学所编写的时间序列专著，这也是本课程主要参考的教材。
另外需要注意的是，随着平稳性时间序列方法的成熟和解决问题所受到的局限性的暴露，目前研究非平稳时间序列的论著也正在出现，其中带有结构性特征的非平稳时间序列分析方法更是受到了广泛重视。
GPS特点及其在水利工程测量中的应用何鑫鑫
GPS特点及其在水利工程测量中的应用何鑫鑫发布时间：2021-09-30T05:35:48.748Z 来源：《防护工程》2021年14期作者：何鑫鑫[导读] 随着当前科学技术水平的不断提高，那么在水利工程建设上也应该积极的应用先进技术，将GPS技术应用其中，能够更好的保证水利工程施工质量。
利用GPS技术能够提高水利工程测量水平，而且具有较高的自动化特点，在操作上更加便捷，能够很好的确保测量的准确。
本文就先了解GPS的内容，然后分析GPS的特点，最后说明GPS技术在水利工程测量中的具体应用，为相关研究人员提供参考。
何鑫鑫江苏筑宇工程技术有限公司上海 225200摘要：随着当前科学技术水平的不断提高，那么在水利工程建设上也应该积极的应用先进技术，将GPS技术应用其中，能够更好的保证水利工程施工质量。
利用GPS技术能够提高水利工程测量水平，而且具有较高的自动化特点，在操作上更加便捷，能够很好的确保测量的准确。
本文就先了解GPS的内容，然后分析GPS的特点，最后说明GPS技术在水利工程测量中的具体应用，为相关研究人员提供参考。
关键词：GPS特点；水利工程测量；应用在水利工程建设过程中测量是关键，想要更好的让水利工程发挥作用，那么就需要做好水利工程测量工作，确保能够为水利工程提供在施工上所需要的具体信息，在方便施工的同时，能够让水利工程建设顺利完成，保证整个水利工程的安全和稳定。
一、GPS技术内容运用GPS技术能够为人们提供具体的三维位置和时间，改变以往传统测量技术上所存在的问题。
在运用GPS技术进行水利工程测量的时候，主要是通过相应操作来获取测量点，利用GPS导航系统上的卫星来接收具体信息，并将所收集到的数据进行分析，从而得出被测量的具体位置。
二、GPS技术特点（一）精准度高相比于以往测量技术很容易受到外界环境影响，不能够实现全天候作业的问题，GPS技术能够很好的克服恶劣环境，实现全天候测量，不会受到外界因素的影响[1]。
水利工程地质测绘中的GPS技术分析 冯光祖
水利工程地质测绘中的GPS技术分析冯光祖摘要：在水利工程测量中，测量基准传递与轴线的垂直高程控制作为建筑物施工质量控制的关键环节，准确、科学、快速的测量手段是确保工程施工质量与施工工期的要求，提升测量定位工效、观测精度地基础。
GPS就是当前工程测量中一种新的测量方法，具有传统测量方式不具备的优势。
下面就结合作者实际工作经验，简要的分析水利工程地质测绘中的GPS技术应用，以供借鉴参考。
关键词：GPS技术；水利工程；地质测绘前言随着我国社会经济不断发展，我国的水利工程地质测绘的技术也得到了快速发展。
本文主要对GPS技术在我国水利工程测绘中的应用进行分析，希望为我国日后的水利工程建设提供参考。
1 GPS技术的介绍1.1 太空卫星工作系统在太空中工作的卫星主要是GPS的工作系统，在接收信息的过程中也在传递信息，采用了双向工作的原理。
在太空中工作的GPS卫星有24颗，围绕地球不同的轨道进行运行。
在不同平面的轨道上，卫星需要与地球的平面保持60°的夹角，与赤道保持在55°的夹角，其轨道距离地球的20000km的高空，各轨道都均匀的分布着至少3颗的卫星，进而确保卫星接收信号的实时性及其准确性。
1.2 地面控制系统地面控制的系统作为GPS关键点，主控站、监测站和注入站所组成的GPS地面控制系统关键的要素。
地面控制的系统所存在的主要目的是为确保GPS运行流畅性，在GPS出现问题的时候，地面控制的系统就能够对其系统问题进行分析调整，汇总GPS问题出现之前最后运行的参数，对比卫星系统的反馈信息，进而有效的确定出GPS问题的所在，保证GPS系统定位准确性和科学性。
1.3 用户端系统用户端系统就GPS来讲就是地面的接收端，GPS接收主要来自卫星信息，为了给用户提供出授时、定位的服务。
简而言之，GPS是用户端和卫星接收器，天线、电源和主机就是接收器主要的三个部件。
主机是关键部分，能够有效的接收卫星信息，对其进行处理分析，之后按照设置为用户的显示信息。
中国大陆GPS基准站的时间序列特征_乔学军
收稿日期:2003203213。
项目来源:国家“十五”科技攻关资助项目(2001BA601B02);国家自然科学基金资助项目(40074024);国家重点基础研究发展规划资助项目(G 1998040703)。
第28卷第4期2003年8月武汉大学学报・信息科学版G eomatics and In formation Science of Wuhan University V ol.28N o.4Aug.2003文章编号:167128860(2003)0420413204文献标识码:A中国大陆GPS 基准站的时间序列特征乔学军1 王 琪1 吴 云1 杜瑞林1(1 中国地震局地壳运动研究所(武汉),武汉市小洪山中区70号,430071)摘 要:利用1999年3月至2002年3月期间“中国地壳运动观测网络”25个G PS 基准站与周边国家IG S 站的观测资料,进行了时间序列分析研究,并对提高G PS 基准站的观测精度进行了探讨。
结果表明,G PS 基准站的时间序列具有一定的周期性,高程分量的周期性最为明显,G PS 点位高程时间序列拟合曲线的波峰和波谷出现的时间表现为区域性的不同。
关键词:G PS 基准站;时间序列;拟合中图法分类号:P228.41 近10多年来,国际上已建立了很多研究地球动力学的G PS 台站和网络,如由300多个G PS 测站组成的国际G PS 服务机构(IG S );美国建成的由200多个G PS 固定站组成的南加州综合G PS 网络(SCIG N )及圣费南西斯湾地区区域形变网络(BARD )等大型的G PS 连续观测网络等。
我国的国家大型科学工程重大项目“中国地壳运动观测网络”包括25个分布在中国大陆6大构造块体上的G PS 连续观测基准台站(图1、表1),25个基准站全部建在基岩上,具有很好的稳定性。
从1999年3月下旬正式运行以来,取得了大量的观测数据,成为中国形变监测的基准框架[1]。
CORS站坐标时间序列数据噪声分析与周期性研究
CORS站坐标时间序列数据噪声分析与周期性研究CORS站坐标时间序列数据噪声分析与周期性研究摘要：随着全球定位系统（GPS）的广泛应用，位于不同地区的连续运行指示站（CORS）的坐标时间序列数据在大地测量、地壳运动研究和地震监测等领域扮演着重要角色。
然而，由于各种因素的影响，这些数据中存在着噪声，使得对地壳运动和其他相关现象的研究变得更加复杂和困难。
本文通过对CORS站坐标时间序列数据进行噪声分析和周期性研究，探讨了影响其精度和稳定性的因素，为相关领域的研究提供了参考和借鉴。
1. 引言全球定位系统（GPS）技术的发展，使得测量与地壳运动有关的信息变得更加简单和精确。
CORS站作为GPS技术的应用之一，能够连续、实时地提供站点的空间坐标时间序列数据，为相关领域的研究提供了重要依据。
然而，由于多种因素的存在，这些数据中会带有噪声，而该噪声可能掩盖或干扰对地壳运动和其他现象的研究。
因此，对CORS站坐标时间序列数据的噪声分析和周期性研究具有重要的理论和实际意义。
2. 数据收集与预处理本研究收集了位于不同地区的连续运行指示站（CORS）的坐标时间序列数据，这些数据分别代表着不同地区和环境下的运动现象。
数据的收集使用了高精度的GPS测量设备，并经过严格的质量控制和检验。
在预处理过程中，对数据进行了去噪、补偿和滤波处理。
去噪操作采用了小波变换技术，能够有效地消除高频噪声和异常值。
补偿操作主要包括对大气延迟、钟差和历元误差进行修正。
滤波操作则采用了卡尔曼滤波方法，通过参数估计实现了对数据的平滑和降采样。
3. 噪声分析为了准确评估CORS站坐标时间序列数据的噪声特性，我们采用了时间序列分析中的常用方法，如平稳性检验、自相关函数和功率谱分析等。
首先，通过平稳性检验，我们确认了数据序列是否是平稳的。
通过自相关函数的计算，我们得到了数据序列的自相关性，以探究数据中的周期性和相关性。
接着，我们使用功率谱分析方法来研究数据的频谱分布，分析了数据中的主要频率成分和噪声特性。
GPS基准站坐标分量噪声的时间序列与分类特征_杨国华
小波变换方法是一种信号的时间 2频率 分析方法 , 它具有多分辨率分析的特点 , 并 在时 2频两域都具有表征信号特性的能力 , 而且时间窗的大小可与频率窗变化相适应 。 若从频域的角度来观察噪声 , 那么不同种类 的噪声所对应的频率域也不同 , 所以可借助 于小波方法在某种程度上将不同特性的噪声 进行分离与估计 。在这里我们采用 sym8 小 波对资料进行分解 , 分解尺度为 8, 即根据 观测资料频率的不同按 8个频率尺度进行分 解 。尺度从 D1至 D8信号频率逐级降低 , A8 所反映的是信号的趋势性部分 (见图 1) 。
3 收稿日期 : 2007206225。 基 金 项 目 : “十 一 五 ”国 家 科 技 支 撑 课 题 (2006BAC01B03201201) , 国家科技支撑“强震监测预报 技术研究 ”项目和地震科学基金课题 (A07066) 。
大陆地壳运动及其动态变化 , 以及为震情预 测研究提供了非常宝贵的资料 。同时 , 这也 为正确认知基准站时间序列所包含的各种信 息提供了一个重要的基础 。噪声就是其中的 一个方面 。自从这些连续观测站建成及运行 以来 , 一些省市 、行业与部门根据自己的需 求也陆续建立一些 GPS连续观测站 , 而且方 兴未艾 。此外 , 正在启动二期工程又将建立 200多个 GPS连续观测站 。预计未来 5 ～10 年我国 GPS连续观测站将达到上千个 。所以 开展相关研究已显得非常必要 。
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国 际 地 震 动 态 2007年
图 1 蓟县 GPS基准站的连续观测序列 sym8小波
噪声的大小与观测季节明显相关 , 夏季的 7、 8、9月份最大 , 约 5. 5 mm , 冬季的 1、2、3 月份最小 , 约 3. 64 mm (图中的包络线是按 残差的 2. 5倍计算得到的 ) ; 第三是自 2004 年以来的噪声有所降低 , 在这之前出现在夏 季较大的噪声较多 。图 2b是北分量的 D高 , 其特征与东向相近 , 但数值较小 , 夏季最大
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西龙池上水库GPS基准站坐标时间序列特征分析
摘要对西龙池上水库GPS基准站从2009年7月至2010年6月的坐标时间序列进行了研究。
阐述了GPS坐标时间序列的获取方法，采用频谱分析法分析其周期特征，结果表明上水库基准站的水平和高程方向分别存在近似90天和60天的周期，而年周期和半年周表现并不明显；通过求谱指数和极大似然估计法分析了西龙池上水库基准站坐标时间序列的噪声特征，结果表明其包含有色噪声，通过比较不同噪声模型下的极大似然值，确定白噪声+闪烁噪声+随机漫步噪声模型为最佳噪声模型。
关键词GPS坐标时间序列；基准站；周期特征；噪声特征
0引言
GPS变形监测系统中，监测点的位移是基于基准点保持静止这一前提的，基准点位置的变化将直接影响监测点的位移量，从而扰乱各类监测点的变形监测成果。
因此有必要对基准点的运动进行分析，以确保基准点的位移量在设计要求范围内。
本论旨在分析西龙池上水库GPS基准站的坐标时间序列，合理分析坐标序列中的各种信号来源，并初步揭示其成因，针对坐标时间序列，尝试建立合理的数学模型和随机模型来描述其周期特征和噪声特征。
1坐标时间序列的获取
1.1基线解算
基线处理采用的是MIT和SIO共同研制的GAMIT软件，该软件是世界上最优秀的GPS数据处理软件之一。
采用IGS事后精密星历，选择联合解算的11个IGS永久跟踪站为WUHN、BJFS、LHAZ、USUD、SHAO、KIT3、POL2、URUM、KUNM、TNML、SUWN，解算策略为：1）采用广播星历中的卫星钟差参数；2）采用根据伪距观测值计算的接收机钟差；3）采用LC观测值；4）采用萨斯塔莫宁模型进行对流层延迟改正，并用分段线性法每两个小时估计一个折射量偏差参数；5）卫星及接收机天线的相位中心偏差改正采用GAMIT缺省值；6）顾及潮汐改正；7）截止高度角15°，历元间隔30s；8）采用松弛IGS轨道。
1.2网平差
平差的基准站为SHAO、BJFS、URUM、KUNM、LHAZ、SUWN、USUD、TNML。
由于ITRF2005框架坐标中，上述几个IGS跟踪站的坐标通过速度场归算得到，因此其精度有限，为了防止约束平差时IGS跟踪站的误差影响TN01、
TN02的坐标，采用最小约束平差法，将距离TN01、TN02较近且观测质量好、数据连续的SHAO站固定，得到各测点的最小约束平差坐标。
为防止由于框架定向、尺度不一致引起的不同期坐标差异，本文仔细分析了最小约束平差的结果，将与之较吻合的5个IGS跟踪站作为公共点，进行7参数转换，统一各期观测值之间的旋转和尺度因子。
2周期特征
由于地球的运动和各种地球物理现象的存在，比如季节变换、重力、水文动力等，基准站会保持周期性的变化，反应在坐标时间序列上就是周期特征，不同的物理现象则会导致不同的周期。
频谱分析是研究时间序列周期变化的重要方法，它通过计算各谐波频率的振幅，找出最大振幅所对应的主频，从而揭示变化周期。
该方法有助于确定准确周期并可判别具有隐蔽性和复杂性的周期，但其是完全频域化的分析方法，无法同时兼顾时间序列在时域内的特性，对于非平稳数据的分析也存在一定缺陷。
由于本文涉及的时间序列存在间断，故采用Lomb-Scargle周期图法进行分析，得到的结果为：
1）基准站TN01和TN02的周期性趋于一致，有相同或相近的运动趋势；
2）基准站N方向和E方向主要周期为0.24年和0.31年，而U方向的主要周期为0.15年，三个方向的周期并不严格一致；
3）水平方向功率谱数值为107数量级，而高程方向达到了108数量级，可见高程方向的周期特征比水平方向更为明显；
4）对于时间跨度较短的时间序列，并不一定能提取出年周期、半年周期等长周期项，相反可以提取出较短的周期项。
3噪声特征
3.1求谱指数
GPS噪声可以用一种被称之为幂律过程的统计模型来描述。
不同的谱指数对应不同的噪声类型，当时为白噪声，时为闪烁噪声，时为随机漫步噪声。
除白噪声以外的其它噪声统称为有色噪声。
通过计算谱指数可以直接辨别GPS坐标时间序列的噪声特性，但不能确定具体的噪声类型，计算得到TN01北、东、高程方向谱指数分别为-0.4246、-0.4316、-0.7602，TN02为-0.5074、-0.4302、-0.7631。
可以看出基准站所有坐标分量的谱指数值均介于-1～0之间，由此可知其不具有纯白噪声（k=0）的特性。
从而可以得出结论，基准站TN01和TN02坐标
分量既含有白噪声，又含有有色噪声。
3.2极大似然估计
通过极大似然估计法求不同噪声模型下的极大似然值可以进一步研究噪声的特性，确定噪声的类型。
极大似然估计法的优点为精确度高并可同时估计噪声分量等参数。
本文选取四种噪声模型：白噪声（WN）、白噪声+闪烁噪声（WN+FN）、白噪声+随机漫步噪声（WN+RWN）和白噪声+闪烁噪声+随机漫步噪声（WN+FN+RWN），分别计算极大似然值，从而确定出最佳噪声模型。
通常极大似然值越大，噪声模型越有效。
蒙特卡罗模拟实验表明：在95%的显著水平下，当两种噪声模型的极大似然值之差大于3.0时，两种模型具有可区分性。
本文四种模型的极大似然值如表1所示。
从以上分析可以得出结论西龙池上水库GPS基准站各坐标分量都包含有色噪声成分，不具有纯白噪声特性，用白噪声+闪烁噪声+随机漫步噪声模型描述最为恰当（当不存在随机漫步噪声时即为白噪声+闪烁噪声模型）。
4结论
本文介绍了GPS坐标时间序列的获取方法，并对计算得到的时间序列进行周期特性分析和噪声特征分析，得到了如下几点结论：
1）采用频谱分析法得到的两个基准站的主要周期在N方向为0.24年，E方向为0.31年，U方向为0.15年，三个方向的主要周期并不一致，通常认为存在的年周期和半年周期并不明显；
2）通过计算其谱指数表明两个基准站各坐标分量的谱指数均介于-1～0之间，说明其并不具有白噪声特性，包含有色噪声；
3）采用极大似然估计法分别计算白噪声、白噪声+闪烁噪声、白噪声+随机漫步噪声和白噪声+闪烁噪声+随机漫步噪声四种模型的极大似然值，通过比较分析确定白噪声+闪烁噪声+随机漫步噪声为最佳噪声模型。
参考文献
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[3]袁林果，等.香港GPS基准站坐标序列特征分析[J].地球物理学报，2008，
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[4]符养.中国大陆现今地壳形变与GPS坐标时间序列分析[D].上海：中国科学院上海天文台，2002.
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