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电磁和电离层监测的短期地震预报系统

国际地震动态 2005年第11期26卷 51-62页

作者： Mexico D. F 张素琴

最近科学界确定和公认这样一个事实:在大地震(火山喷发)之前的几天或几小时,在强震和火山活动区的地壳和对流层中存在电磁耦合过程,在电离层内存在异常变化。解释这一现象的一批物理模型出现了。其中最可能的模型基于大气边界层地壳发射... 详细信息

最近科学界确定和公认这样一个事实:在大地震(火山喷发)之前的几天或几小时,在强震和火山活动区的地壳和对流层中存在电磁耦合过程,在电离层内存在异常变化。解释这一现象的一批物理模型出现了。其中最可能的模型基于大气边界层地壳发射物(氡、惰性气体和金属气溶胶)的化学反应。这些发射物改变了边界层的电导率,从而改变了活动区域内的大气电场值。根据实验测量,在大地震前几天或几小时,地表的地震感应的垂直电场强度可达到1至几个kV/m,而在无干扰情况下该值为100 V/m。异常电场渗透到电离层引起了不同种类的变化(离子成分、电子密度、标高、电子温度等的变化),这些变化用实验方法可以从地面及人造卫星上测量到。这样的变化被称作地震的电离层前兆。电离层前兆的优点在于电离层把活动区域作为一个整体,而不只是事件在地面上发生的一个点进行测量。这就避免了导致地面测量的物理和地球化学前兆中出现错误的前兆镶嵌式特征。第二个优点是与其他前兆比较电离层前兆的出现有稳定的时间尺度,这使它在短临地震预报中更具实用价值。因为对所有IASPEI需求的响应,我们现有的知识水平使得电离层前兆的短期地震预报成为可能。逼近震中的位置可以从电离层前兆沿磁力线到地面的投影估计出来。要预报的地震震级可以由电离层中被改变区域的大小估计出来。发震时间可以从电离层前兆出现的时间估计出来。考虑到提议的短临预报系统是第一次创建,地震参数测定的精确度将在系统测试阶段加以确定。作为第一步,这些参数可在理论上估计出来。项目任务阐明如下:(1)在墨西哥Guerrero州创建连续的电磁和电离层监测系统包括基于地面的电离层测高仪,IGEFUNAM和INEGI的GPS接收仪网络,电场探测器网络,监测P-H脉冲的高频(HF)接收仪,甚低频(VLF)接收仪,高频(HF)多普勒装置,氧元素的557.7 nm和630 nm谱线的光学测量法,磁力仪网络。(2)测试系统的质量,用实验的方法确定虚报和错报的概率及地震参数测定的精确度。(3)如果结果没有问题,就在墨西哥Guerrero州和墨西哥的所有地震活动区应用该系统。(4)把该体系推荐给其他遭受地震灾害的国家,使其在他们的地域内应用。部分已创建的体系和所使用的技术受专利保护。

关键词：地震预报系统电离层监测短期地震预报电磁地面测量大气边界层实验测量大气电场短临地震预报时间估计

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地磁暴期间电离层扰动监测及GNSS定位性能分析

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全球定位系统 2023年第5期48卷 71-78页

作者：桑文刚娄广振张兴国田茂荣张国威山东建筑大学测绘地理信息学院济南250101 济南市勘察测绘研究院济南250101 山东省国土测绘院济南250101

为分析磁暴期间电离层扰动规律及GNSS定位性能变化,基于国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)全球观测数据及全球电离层图(global ionospheric map,GIM),对2018年8月26日地磁暴事件引发的北半球地区电离层总电子含量(total ele... 详细信息

为分析磁暴期间电离层扰动规律及GNSS定位性能变化,基于国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)全球观测数据及全球电离层图(global ionospheric map,GIM),对2018年8月26日地磁暴事件引发的北半球地区电离层总电子含量(total electron content,TEC)异常变化和GPS定位性能进行分析.结果表明:北半球TEC异常存在纬度差异,高纬地区响应快,低纬地区异常值变化大,达12 TECU;磁暴期间高纬地区观测数据周跳变化明显,周跳比数值与磁静日相比最大下降61.84%;磁暴期间所有测站数据完整率下降,高纬地区下降响应快,下降严重,达38.65%,研究区所有测站数据完整率下降出现在磁暴恢复相,数据质量与TEC异常变化规律较为一致;对GPS双频动态精密单点定位(precise point positioning,PPP)结果进行分析发现,磁暴期间高纬地区测站定位误差显著增大,水平和垂直方向均方根误差(root mean squared error,RMSE)增至约0.7 m及1.8 m.

关键词：磁暴电离层监测电离层电子总含量(TEC) 数据质量分析精密单点定位(PPP)

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区域GPS电离层TEC监测、建模和应用

区域GPS电离层TEC监测、建模和应用

作者：韩玲中国科学院研究生院（上海天文台）

学位级别：硕士

电离层延迟误差是GPS定位中的一项重要误差源。特别是2000年5月美国政府宣布取消了SA政策以后，电离层延迟被认为是影响GPS定位精度的最大误差源。本文从实际应用的角度，详细介绍了利用GPS监测电离层的原理与方法，重点论述了电离层几... 详细信息

电离层延迟误差是GPS定位中的一项重要误差源。特别是2000年5月美国政府宣布取消了SA政策以后，电离层延迟被认为是影响GPS定位精度的最大误差源。本文从实际应用的角度，详细介绍了利用GPS监测电离层的原理与方法，重点论述了电离层几种常用模型，建立了构建区域性电离层模型的算法和相应的软件系统，进而利用实测资料(包括中国地壳运动监测网络和上海综合GPS应用网的所有台站)建立了长期的中国地区VTEC时间序列数据库。通过对我国长三角上空电离层VTEC周日变化特征及其处理方法进行了深入的研究，建立了长三角地区电离层周日变化特征参数的时间系列，总结了它们的变化规律。特别是根据我国卫星导航事业发展的实际需要，对现行GPS系统导航电文中采用的Klobuchar模型进行了分析，指出该模型的自身参数设置不精确性，并由此提出了改进的Klobuchar模型，为卫星实时导航定位信号的电离层延迟改正提供一个较准确的电离层延迟预报模型。本论文还利用中国地壳运动监测网络和上海综合GPS应用网的GPS观测资料，对2004年11月8日—10日磁暴在中国地区上空产生的电离层扰动进行了监测和研究，给出了磁暴期间中国地区电离层扰动时空变化特征。 1．介绍了利用GPS双频观测资料(载波相位观测和伪距观测)获取电离层延迟的数据处理方法，详细的叙述硬件延迟的扣除方法，单层电离层模型，格网算法。重点介绍了利用实测双频资料构建区域性电离层延迟模型的原理和方法。主要讲述了格网模型，多项式模型，三角级数模型，低阶球谐函数模型等模型原理，以及算法实现过程，并给出算例，比较了几种模型的试算结果的残差，对模型进行了互检。 2．采用2004年上海地区GPS综合应用网(SCAGN)以及中国地壳运动监测网络(CMONC)的部分台站一年时间序列的TEC数据，研究长江三角洲地区上空的电离层TEC的变化活动特征。并综合利用高斯权函数和滑动平均等几种数据处理方法，重点分析和讨论了长三角地区上空电离层的周日变化，周年变化和季节性变化特性，揭示了冬季异常等现象。同时，借助傅立叶谱分析等方法，得到了TEC变化周期和特性。 3．对现行GPS系统导航电文中采用的KLOBUCHAR模型进行了分析，指出该模型的自身参数设置不精确性，实例表明改正效果一般在60％。为了满足导航定位精度的需要，提出了对现有Klobuchar模型的改进方法：将其参数个数进行扩充，由八参数扩充到十四参数，并利用实测的GPS双频观测资料，基于最小二乘，估计并校验其参数设置，建立了符合中国地区电离层实际变化情况的十四参数K氏模型。实例表明，改进后的模型改正精度可达到75％以上。

关键词： TEC(Total Electronie contents) GPS(Global Positioinng Systerm) 电离层延迟模型电离层变化周期(周日,周年,季节性) 冬季异常 Klobuchar改进模型最小二乘磁暴电离层监测 ROT(Rate of TEC)

国家空间天气监测预警中心——武汉电离层监测技术研发中心

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中南民族大学学报（自然科学版） 2010年第2期29卷 F0002-F0002页

空间天气监测正成为发达国家的一种国家行为，监测和了解空间环境是作为海陆空之外的第4疆域来开拓的一项重要的基础性工作，电离层监测是空间天气监测的重要组成部分。为更好更快地发展我国的空间天气事业，形成与我国综合实力相适应... 详细信息

空间天气监测正成为发达国家的一种国家行为，监测和了解空间环境是作为海陆空之外的第4疆域来开拓的一项重要的基础性工作，电离层监测是空间天气监测的重要组成部分。为更好更快地发展我国的空间天气事业，形成与我国综合实力相适应的空间天气业务能力，需要充分发挥国内各部门在研究、开发等方面的优势。为此，武汉电离层监测技术研发中心2010年4月由国家空间天气监测预警中心批准。于2010年5月在中南民族大学成立。

关键词：空间天气监测电离层监测监测技术研发中心监测预警武汉中南民族大学发达国家

国家空间天气监测预警中心——武汉电离层监测技术研发中心

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中南民族大学学报(自然科学版) 2010年第2期29卷 2-2页

空间天气监测正成为发达国家的一种国家行为,监测和了解空间环境是作为海陆空之外的第4疆域来开拓的一项重要的基础性工作。电离层监测是空间天气监测的重要组成部分。为更好更快地发展我国的空间天气事业,形成与我国综合实力相适应的... 详细信息

空间天气监测正成为发达国家的一种国家行为,监测和了解空间环境是作为海陆空之外的第4疆域来开拓的一项重要的基础性工作。电离层监测是空间天气监测的重要组成部分。为更好更快地发展我国的空间天气事业,形成与我国综合实力相适应的空间天气业务能力,需要充分发挥国内各部门

关键词：电离层监测天气监测空间天气监测预警电离层测高仪研发中心武汉湖北

利用北斗GEO卫星观测监测深圳市周围地区电离层空间环境

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测绘地理信息 2022年第5期47卷 12-16页

作者：章淑君邱蕾陆浩楠夏朋飞叶世榕深圳市规划和自然资源调查测绘中心广东深圳518000 武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079

采用非差非组合精密单点定位(precise point positioning,PPP)反演北斗GEO卫星穿刺点位置的垂直方向电子总含量(vertical total electron content,VTEC),利用GEO卫星在时域上穿刺点位置近似固定的特性,反演、分析了深圳市2020年的电离... 详细信息

采用非差非组合精密单点定位(precise point positioning,PPP)反演北斗GEO卫星穿刺点位置的垂直方向电子总含量(vertical total electron content,VTEC),利用GEO卫星在时域上穿刺点位置近似固定的特性,反演、分析了深圳市2020年的电离层空间环境参数,并详细评估了该区域VTEC实测值与国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)组织提供的全球电离层模型(global ionosphere model,GIM)电离层产品间的差异。结果表明:在深圳市,北斗GEO卫星的VTEC实测值与GIM产品具有较好的一致性,全年差值的日均值和标准差分别为-0.87 TECU和3.24 TECU,各月份差值的日间时段均值略小于夜间时段,差值的标准差呈现明显的季节性特性,其中,6月、7月、8月份较低。整体上,GIM的VTEC日峰值比实测值的小,全年差值的均值和标准差分别为3.51 TECU和5.98 TECU。

关键词：北斗GEO卫星非组合精密单点定位(precise point positioning,PPP) 垂直方向电子总含量(vertical totalelectron content,VTEC) 电离层监测

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电离层行扰的GPS台网监测

武汉大学学报（理学版） 2003年第5期49卷 641-644页

作者：崔雁徐继生武汉大学电子信息学院湖北武汉430072

利用分布在武汉、安陆、荆州三地的全球定位系统(GPS)接收机组成局域GPS台网,监测中国中低纬地区电离层行扰(TID)现象.基于小波变换的多分辨分析特性与Mallat算法,给出了从垂直总电子含量(QVTEC)的时间变化曲线中提取电离层扰动的算法.... 详细信息

利用分布在武汉、安陆、荆州三地的全球定位系统(GPS)接收机组成局域GPS台网,监测中国中低纬地区电离层行扰(TID)现象.基于小波变换的多分辨分析特性与Mallat算法,给出了从垂直总电子含量(QVTEC)的时间变化曲线中提取电离层扰动的算法.并通过一个观测实例,说明了利用该方法可以有效地从QVTEC时间变化曲线中去除由卫星运动和电离层日变化等因素引起的日变化趋势,进而提取出短周期的电离层扰动.分析结果表明,本文提出的GPS组网方式和数据处理方法在中国中低纬地区TID监测中具有广阔的应用前景.

关键词：全球定位系统 GPS台网电离层监测电离层行扰小波变换总电子含量电子密度

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