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文献综述
1991年8月在奥地利维也纳召开的国际大地测量与地球物理联合会第20次大会的议会中，提出在全球建立国际地球动力学GPS服务（IGS）机构，首次将GPS应用于地球动力学领域。IGS由国际大地测量联合会和IUGG具体组织，下属有IGS中央局，国际GPS连续观测网，数据中心和分析中心等。IGS正式成立，向外提供GPS卫星精密星历和GPS观测数据。随着IGS的发展，它所涉及的研究领域不断拓宽。到目前为止，参加IGS的研究机构超过200个，参加的国家超出75个，所涉及的领域有：GPS数据分析，GPS和LEO卫星精密定轨服务，精密授时服务，潮汐和海平面监测服务，全球电离层变化监测服务，大气监测服务，IGS地固参考框架服务和实时差分服务等。IGS服务开展以来，GPS数据处理精度和可靠性不断提高，GPS在天文地球动力学上的应用日新月异，许多地质学说和地质模型得到实际观测验证。全球分布的GPS连续观测数据是GPS应用于地学研究的基础，IGS目前拥有全球分布的331个GPS连续观测站，这些数据是当前地学研究的主要数据源。IGS在全球建立了GPS连续观测网，至今已经积累了10多年的GPS数据。利用IGS站每日解算的坐标可以进行多方面的研究，例如地壳水平运动、地震活动、大陆板块垂直运动等。在通常的GPS数据的应用中，一般简单地将IGS测站的坐标变化假设为线性变化。然而IGS测站的坐标受各种地球物理因素影响，不仅存在线性变化趋势，而且还存在周期性变化。因此，有必要对IGS测站的主要周期成分其变化特征进行分析，这对于IGS跟踪站数据的处理和应用具有重要意义，那么，怎样对时间序列中的周期进行分析？
一、数据预处理
以全球分布的GPS连续观测站观测数据为基础，分析中采用多个GPS台站坐标解结果。JPL采用GIPSY软件处理GPS观测数据，采用全球分布的42个IGS核心站产生JPL精密星历，用精密点定位（PPP）方法分别对每一台站的三维坐标进行估计；在计算台站坐标时固定JPL产生的精密星历，截止高度角为15度，在初始模型中考虑台站极潮，固体潮和海潮改正；估计参数包括每一台站大气天顶延迟及其梯度参数，接收机钟差白噪声参数和模糊度实数解参数。数据处理采用统一软件版本和处理方案。随着观测数据的积累和ITRF参考架精度的不断提高，在生成时间序列的过程中，台站坐标的精度不断提高，在对多个台站的时间序列进行筛选的选择原则为：1、全球均匀分；2、台站建立时间在三年以上；3、在采用的时间跨度内累计有效观测数据多于60%；4、避免选择频繁更换设备，软件及观测墩的台站；5、时间序列中没有不确定的粗差。
谱分析和时间序列分析都要求原始数据为零均值，没有线性趋势项。为此需要对时间序列进行线性拟合。采用了最小二乘线性拟合法，对原始时间序进行线性拟合，公式为：
（1）
式中，s为原始时间序列，和为时间序列最小二乘拟合参数，为去除趋势项后的时间序列。对GPS连续观测站要求在数年的时间里均匀采样是不现实的。利用周期图进行谱分析时数据采样可以非均匀，但计算时间较长。利用FFT进行谱分析时要求均匀采样，在GPS时间序列中存在不均匀采样，应用FFT谱分析和小波分析时就需要进行插值，以获得均匀采样的时间序列。插值的原则为：
（1）利用去除趋势项后的时间序列进行插值；
（2）如时间序列间断时间小于15天，则用间断前后的5天数据进行线性内插，并加GAUSS随机噪声（水平方向N（0，2mm），高程方向为N（0，10mm））；
（3）如时间序列间断长于15天，则在断点处直接加GAUSS随机噪声（水平方向N（0，2mm），高程方向为N（0，10mm））。
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