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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳勇福
研究生(外文):Yun-fu Chen
論文名稱:利用絕對重力測量與GPS觀測台灣衛星追蹤站高程變化之比較分析
論文名稱(外文):Comparisons of geocentric height changes derived from absolute gravimetry and GPS at continuous tracking stations in Taiwan
指導教授:楊名楊名引用關係
指導教授(外文):Ming Yang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:測量及空間資訊學系碩博士班
學門:自然科學學門
學類:地球科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:全球衛星定位絕對重力
外文關鍵詞:GPSAbsolute Gravity
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全球至今已有超過100個衛星連續追蹤站使用於監測地殼變動,以獲得測站定義於國際參考框架(ITRF)下之三維坐標及速度場資訊。本研究分析了台灣衛星追蹤站2003至2006年的全球衛星定位(GPS)資料,採用兩種不同的策略估計測站的ITRF坐標變化速度量;並且於2006至2007年使用絕對重力儀FG5於其中的三個追蹤站進行絕對重力(AG)觀測作業,並在經過嚴謹的重力改正計算後,將重力變化值轉換為測站高程變化速度量。本研究比較由兩種不同觀測技術求得之測站高程變化速度量,得到以下的初步結論:(1)地下水位變化對於AG資料的正確性具有非常重要的影響,若未能有效改正則所推導之高程變化速度量將很可能會具有顯著的偏差量;(2)由GPS與由AG所得到的高程變化速度量之間的吻合度可達到1-2 cm/yr;(3)以1年的AG觀測資料與4年的GPS觀測資料作為比較基礎仍嫌不足,應累積長期的觀測資料,尤其是AG資料,以得到更為可靠的分析成果。
To date, at least hundreds of Global Positioning System (GPS) continuous tracking stations have been used worldwide to measure tectonic motions. The derived 3-D station coordinates and velocities are defined in the International Terrestrial Reference Frame (ITRF). We analyzed GPS data collected at the Taiwanese continuous tracking stations from 2003 to 2006, and adopted two strategies to compute high-precision time series of ITRF coordinates of the stations. From 2006 to 2007, we have started to measure absolute gravity (AG) readings at three of the stations with an FG5 gravimeter. After careful modeling of various gravity corrections, we then converted the time series of AG readings to geocentric height changes of the stations. This study compares the geocentric height changes derived from AG readings and GPS. Initial comparison results suggest that (1) accurate correction for ground water table variation is vital to the correct interpretation of AG readings as large biases in AG-derived vertical velocities are likely to emerge if the effect of ground water is not modeled properly; and (2) the level of agreement of vertical velocities obtained from GPS and AG is 1-2 cm/yr; and (3) longer time series of field observations, particularly the AG data, are needed for a more reliable comparison analysis.
摘 要 I
Abstract II
誌 謝 III
目 錄 IV
表 目 錄 VI
圖 目 錄 VII
第一章 緒論 1
§1-1前言 1
§1-2文獻回顧 3
§1-3研究動機與目的 5
§1-4研究方法 6
第二章 絕對重力測量觀測及改正原理 8
§2-1 重力值的物理意義 8
§2-2 絕對重力儀FG5觀測原理 9
§2-3 由重力值變化推估高程變動速度量之理論 10
(1)布格片質量對重力值之影響 10
(2)自由空間梯度對重力值之影響 10
§2-4 重力資料改正原理 11
§2-4-1 環境因素改正 12
§2-4-1-1 地球固體潮(Earth Tide)改正 12
§2-4-1-2 海潮負載(Ocean Load)改正 13
§2-4-1-3 氣壓(Barometric Pressure)改正 14
§2-4-1-4 極移(Polar Motion)改正 15
§2-4-1-5 地下水(Groundwater)改正 15
§2-4-2 絕對重力儀自身改正 17
§2-4-2-1 儀器有效高度改正(Reference X0) 17
§2-4-2-2 儀器高改正(Datum Height) 17
§2-5 由重力值變化速度場估計高程變動速度量 19
第三章 GPS原理與多測站多時段GPS大地網計算 20
§ 3-1 GPS定位原理 20
§ 3-1-1 單點定位 20
§ 3-1-2 相對定位 21
(一) 一次差分(Single Difference) 21
(二) 二次差分(Double Difference) 22
(三) 三次差分(Triple Difference) 22
§ 3-2 GPS大地網平差模式 23
§ 3-3 國際參考框架ITRF 24
§ 3-4 每週全球框架點資訊SINEX 25
§ 3-5 區域網與全球網之結合 26
§ 3-6 資料計算流程及參數設定 28
第四章 實驗成果與分析 30
§4-1 實驗資料及來源 30
§4-1-1 絕對重力資料收集 30
§4-1-2 GPS觀測資料收集及預處理 32
§4-2絕對重力資料之處理成果 37
§4-2-1 絕對重力觀測作業施測成果 37
§4-2-1-1 鳳林衛星追蹤站絕對重力施測成果 37
§4-2-1-2 北港衛星追蹤站絕對重力施測成果 40
§4-2-1-3 陽明山衛星追蹤站絕對重力施測成果 42
§4-2-2 觀測資料之各項重力改正計算 46
§4-2-2-1地球固體潮(Earth Tide)改正成果比較 48
§4-2-2-2海潮負載(Ocean Load)改正成果比較 48
§4-2-2-3地下水(Groundwater)改正成果 49
§4-2-3 重力成果比較 50
§4-2-4 重力變化推算高程變化速度量估計及分析 51
§4-3 衛星追蹤站與ITRF國際站GPS觀測資料處理成果 54
§4-3-1 最小約制點位之選擇 54
§4-3-2 區域網每日最小約制解計算(Regional net daily solution) 55
§4-3-3 區域網每週解之計算(Regional net weekly solution) 57
§4-3-4 ITRF2000速度場計算 58
§4-3-5 GPS資料成果分析 66
§4-4 絕對重力與GPS成果高程變動量比較分析 70
第五章 結論與建議 72
參考文獻 75
附錄一 國內衛星追蹤站區域網每日解成果 77
附錄二 國內衛星追蹤站區域網每週解成果 84
自述 91
1.內政部,2001,衛星追蹤站坐標維護及計算分析工作成果總報告書,國立成功大學衛星資訊研究中心,台南。
2.內政部,2002a,一、二等重力規範草案,財團法人交大思源基金會,新竹。
3.內政部,2002b,研定絕對重力測量及一、二等重力規範草案工作成果總報告書,財團法人交大思源基金會,新竹。
4.內政部,2002c,絕對重力規範草案,財團法人交大思源基金會,新竹。
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8.張紫鈴,2003,台灣地區GPS衛星追蹤站1999-2002年位移速度場之分析,國立成功大學測量工程研究所論文,台南。
9.馮倩君,2004,以多參考站為基礎之GPS即時動態定位演算法發展,國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文,台南。
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