中文摘要：

利用高频GNSS观测数据可获取高分辨率的瞬时地壳形变信息和地震波信号，为地震学研究提供了一种新的数据源，国内外的一些重大地球科学计划已将高频GNSS技术作为主要的信息获取手段之一。然而目前高频GNSS数据PPP动态定位结果包含各类噪声，若直接将其用于地震学研究，尚不能很好的满足地震物理机制提取等研究的要求。针对这一问题，本项目拟开展高频GNSS数据提取地震波信号的理论与方法研究。具体内容包括精化对流层误差改正模型、基于观测值层面的测站环境误差建模方法、S-变换去噪方法以及探索地震波信号分离技术。其目的是在目前PPP动态定位厘米级精度水平的基础上，通过关键技术突破获取高精度的地震波信号，为GNSS地震学研究提供高质量的基础数据。本研究可为高频GNSS技术应用于地震学提供新的思路，具有重要的科学意义和研究价值，同时可促进空间大地测量学与地球物理学的学科交叉与融合。

结论摘要：

2008年5月12日，我国四川汶川发生了Ms8.0级地震，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。GNSS技术作为现代大地测量的主要观测手段之一，能获取地震时期高精度的地壳形变信息，特别是利用高采样率GNSS数据能获得地震时期瞬时同震地壳形变，从而得到地震波信号，为进一步研究地震震源破裂过程、地震波特性、地震震中反演等地震学问题提供一种新的数据源。然而目前高频GNSS数据PPP动态定位结果包含各类噪声，若直接将其用于地震学研究，尚不能很好的满足地震物理机制提取等研究的要求。针对这一问题，本项目开展了高频GNSS数据提取地震波信号的理论与方法研究。本课题提出了一套采用高采样率GNSS数据获取高精度的瞬时地壳形变的动态数据处理方法。该方法基于非差处理模式，并结合恒星日滤波及S-变换方法后处理去噪，获得高精度的动态形变结果。以此为基础，利用模拟的震动实验平台和实测地震数据对相关方法进行了验证。其主要研究内容和成果包括深入分析了恒星日滤波方法消除与测站环境和卫星几何结构有关的GNSS连续观测数据处理系统误差（多路径误差、卫星轨道误差）的关键问题所在，通过恒星日滤波周期的选择改进恒星日滤波法。实验分析表明，与直接采用恒星日周期进行恒星日滤波相比，采用实际计算的平均卫星轨道重复周期进行恒星日滤波能提高约10％的定位精度。深入研究并实现了S-变换去噪方法，并将该方法运用于GNSS地震波的去噪处理，从而使地震波到达时间的确定更加准确。针对GNSS地震波信号存在长周期误差项的特点，提出了S-变换加趋势项改正去除长周期的GNSS定位噪声的方法，从而有利于GNSS地震波信号应用于进一步的地震学分析。本课题搭建了GNSS/地震仪震动实验平台，平台上分别安装有Trimble NetR8 GNSS接收机的天线和IMU设备，可以利用GNSS结果与IMU观测记录进行相互校验。实验结果表明，GNSS观测结果水平方向优于1cm，高程方向优于3cm。能完整的恢复了震动平台的震动波形。该相关研究结果已在《地球物理学报》和《Journal of Geodesy》杂志上发表。该结果证明，高频GNSS技术可高精度的监测地震波，为地震学研究提供了新的观测手段，丰富和扩展了空间卫星大地测量技术在地球物理学、地震学领域中的应用范围。