基于非线性运动分析的CGCS2000下我国CORS站运动特征

CGCS2000(中国地心坐标系统2000)下CORS(全球导航卫星系统连续运行参考站)站的非线性运动主要受到地壳非构造形变信息、框架点公共误差信息和观测误差信息的组合影响,分析我国CORS站坐标时间序列中包含的非线性运动信息是维护CGCS2000坐标框架精确性、可靠性的基础.本文研究方法首先采用国际卫星对地观测数据及相关地球物理模型,计算了由质量负荷效应造成的地壳非构造形变, 并以此修正了这些非构造形变对国家CORS站坐标时间序列的影响.其次采用主成分空间滤波算法(PCA)提取质量负荷改正后的CGCS2000坐标框架公共误差(Common Mode Errors, CME)的时空特性.最后采用最大似然法定量估计了负荷改正和滤波后的国家CORS网坐标时间序列的噪声特性,采用加权最小二乘法评定了考虑不同噪声影响的CGCS2000框架下的国家CORS网年速度估值和实际精度.     

华北1992—1995年GPS复测资料的初步分析

根据华北地区１９９２－１９９５年两期ＧＰＳ复测资料,研究了该地区现今的地壳形变状态。采用坐标平移方法建立近似平面坐标,并在其上进行位移场和应变场的分析。     

GPS形变监测网起算点坐标对水平形变的影响

利用首都圈ＧＰＳ形变监测网的资料,用伯尔尼软件计算并分析了大规模ＧＰＳ地形变监测网中起算点坐标误差对水平形变计算结果的影响,给出了３种典型图形,利用速率动态平差结果,分析了不同固定点的情况,ＧＰＳ形变监测网的点位位移中误差的分布特点。     

顾及基准站坐标动态特性与稳定性的区域框架构建

基准站受构造运动与非线性因素的影响,如何构建高精度、现势性强的精细区域框架是位置服务与形变分析的的关键.笔者提出顾及基准站坐标动态特性与稳定性的区域框架构建方法.以我国西部与东部某城市的多年连续运行基准站数据为例进行试算比对,试验结果表明:该方法是可行的,较好地顾及了基准站的坐标特性与非线性影响,考虑了基准站的垂直运动规律,可构建高精度的区域基准,可发现区域基准的微动态变化.     

GPS数据处理方面的最新进展及其对定位结果的影响

简要介绍目前国际上在GPS数据处理方面取得的一些主要进展,包括各种模型的精化、相位模糊度的求解方法、全球参考框架的更新,等等。这些变化无疑会提高定位的精度和可靠性。同时,相对于原模型、方法、框架,其影响也可能是系统性的,在将GPS定位结果应用于地壳形变分析时尤为值得关注。     

基于GPS观测的张渤带区域地壳形变

<正>包括张家口—渤海地震构造带(简称张渤带)在内的首都圈区域是我国东部构造活动强烈地区之一,自有记载以来曾发生过M≥463的地震11次。因此,利用GPS区域站数据资料研究现今地壳形变状态和张渤带的形变趋势,对于中长期地震趋势分析具有重要的现实意义。收集整理了研究区内1999年、2007年、2009年、2011年和2013年5期的GPS区域站数据资料。在计算得到全球参考框架ITRF2005下的GPS区域站ENU三维坐标的基础上,计算得到了1999—2007、     

小区域GPS连续观测资料不同计算方案对比分析

基于GAMI中的Baseline和Relax计算模式,采用3种不同的对流层模型,分析不同参考框架的选取和约束对站点坐标精度、基线精度以及站点速度的影响。数据统计表明:在处理小区域的GPS连续观测资料时,采用GAMIT中的Baseline模式及GMF对流层模型,在平差时利用IGS轨道和IERS地球自转参数来保持区域网的定向,可以获得精度更高的计算结果,有利于区域形变信息的提取。     

不同约束GPS观测网平差结果的影响

对卫星轨道和测站坐标的约束程序设计了4种方案，对中国地壳运动观测网络1018GPS周的基准站观测数据进行了试验研究。结果显示：松驰轨道和紧约束IGS站方案的结果与紧约束轨道和IGS站方案的结果基本一致，认为这与先验坐标的精确度较高有关。其他方案之间存在较大的差别。最后讨论了大尺度GPS监测网数据处理时参考基准的选择问题，认为一般情况下，应该使用全球解H文件，把平差结果归算到全球参考框架中。     

前兆场变化在地震空间位置判断上的应用

运用福建前兆观测台网资料,分析了形变应力场和水位震后效应场等前兆场的空间变化规律与福建区域地震的相关性.结果显示,福建多次ML＞4.5地震的孕育过程均伴随着形变应力及水位震后效应的成场.研究认为,当形变应力场与水位震后效应场的时空演化规律趋于一致时,这一区域就具备发生中强以上地震的背景条件,跟踪分析形变应力场及水位震后效应场的空间迁移规律,可对未来发生的地震的空间位置做出较为准确的判断.     

福建地壳运动观测网络观测成果初步分析

利用最新GAMIT软件,对福建省地壳运动观测网络的厦门、福州、泉州、龙岩、南平5个GPS基准站2004年3月1日至2005年3月6日的观测资料在ITRF2000全球坐标系统框架下,使用IGS精密星历数据及其核心观测站的坐标和运动速率为控制参数进行了统一解算,并利用GLOBK软件进行联合平差,得到了5个测站的观测精度。结果表明,福建地区形变南强北弱、东强西弱,且该地区随中国大陆较均匀地向SE（SEE）方向运动。     

大地形变学——理论体系框架的研究及其主要进展

大地形变学(习惯上被称为“大地形变测量”、“地壳形变测量”或“地壳形变测量学”等)是研究固体地球(或岩石圈)表面的质点及其相互作用在一定的时、空域内运动与变化的规律、成因与机制的科学。它是在大地测量学的基础上发展起来的一门新兴的基础性边缘学科。文章侧重于介绍我国关于大地形变学理论体系框架的研究及其主要进展。简要回顾了我国地形变学科理论体系框架研究的发展历程;简述了大地形变学的基本概念以及大地形变学与地学各相关学科,特别是与大地测量学之间的关系;指出了大地形变学的主要科学问题;讨论了学科称谓的统一性问题。     

海底震后形变多基站联合估计模型

海底基准站坐标时序可用于海底震后形变监测,但受观测条件和观测成本所限,海底基准站定位精度相对较低,难以获取高时间分辨率海底基准站坐标时序.针对小样本、非连续海底观测时序分析问题,本文提出将站速度、震后形变参数作为多个邻近基准站的公共参数进行联合估计,并将N-E方向震后形变弛豫因子也作为公共参数;提出了求解站坐标、站速度等线性参数与震后形变非线性参数进行混合非线性估计的“一步法”.试验表明,相对单站估计模型,本文提出的多站联合估计模型可克服海底基准站坐标时序样本有限和精度受限等问题,且相对于站速率和震后形变参数分离估计的“两步法”,“一步法”更为严密,可获得更为有效的震后形变参数估计.     

提取地震同震形变场特征的最佳雷达波段问题研究

利用弹性形变模型, 并以走滑型断层为例, 对地震同震形变场进行了模拟研究。 结合雷达成像几何关系, 得到干涉雷达的LOS向形变场以及干涉相位条纹图像。 对比分析了不同雷达波段(X波、 C波、 L波)以及不同雷达入射角(30°和50°)的同震形变场和干涉相位图。 结果表明, 同一雷达波段不同雷达入射角的LOS向形变场会有不同的效果, 入射角逐渐增大时, LOS向形变量随之增大, 体现了发震断层走滑特征; 采用不同雷达入射角, 其探测到的地表形变垂向分量和水平分量信息量不同, 表明入射角较大或较小时能够分别较好地对地表形变的水平变化和垂向变化进行监测; 同一雷达入射角, 不同雷达波段的干涉相位条纹有明显区别, 波长越短, 干涉条纹越密集, 容易出现去相关现象, 长波长的干涉相位条纹比较清晰。 从某种意义上讲, 尽管长波长的干涉相位反映地表形变信息的细节会减少, 但受噪声影响较小, 抗干扰性能较短波长的强, 干涉像对相干性高。 地表形变表现为长期缓慢的小幅度渐变性形态, 也表现为短期迅速的大面积突发性形态。 不同雷达波长探测到的地表形变有效信息不同, 为了更好地利用干涉雷达对各种尺度和不同变化速率的地表形变进行监测, 需要在满足精度的条件下尽可能地选择波长较长及多样化的雷达数据。     

基于迭代PCA的GPS时间序列震后形变估计方法和应用

GPS时间序列的震后形变分析对于研究区域震后形变机制和岩石圈流变学特性以及维持国际动态地球参考框架具有重要意义.本文在现有参数估计方法的基础上,提出兼顾震后形变衰减特征空间相关性和整体建模的"迭代PCA参数估计方法",并利用模拟数据证实了新方法可以获取更稳健可靠的震后形变、同震形变和震间速度参数.最后,以37个新西兰GPS连续站坐标时间序列为例,利用迭代PCA方法提取了2016年11月13日Kaikoura地震共性的震后形变时间演化过程和各站点的震后形变,并定量分析了震后形变对地表速度的影响.结果表明各站的震后形变在时间域上以衰减常数τ为4天的对数模型持续松弛;空间域上南岛北东部和北岛最南部震后形变较大,其中,最大震后形变点为cmbl站,截至2017年6月10日NEU方向累计的震后形变分别达到107mm,135mm和187mm,地表速度分别达到133.58mm·a-1,112.05mm·a-1和175.58mm·a-1,仍高于稳定的震间速度.     

汶川地震SAR形变场电离层影响校正与断层地表破裂线自动提取

针对汶川地震PALSAR观测的方位向形变场存在严重电离层影响,导致准确提取断层地表破裂线困难的问题,本文使用一种基于频率域的电离层影响校正方法,从方位向形变场频域数据中提取电离层信号对应的频域信息,通过建模获得空间域电离层信号,并与原始形变场进行差分运算完成电离层影响的校正,还原了汶川地震断层近场沿SAR方位向的真实地表形变场.以校正后的方位向形变场作为数据源,采用非极大值抑制二维梯度算法,准确提取汶川地震北川—映秀断层和灌县—江油断层的地表破裂线.为验证提取结果的可靠性,引入野外地质调查数据进行对比分析,定量计算两条破裂线间的距离差异,结果表明基于SAR形变场自动提取的断层破裂线与野外地质调查数据具有较高的一致性,利用SAR观测形变场可作为调查地震断层地表破裂的重要补充手段.     

地表负载及GPS测站分布对参考框架转换的影响分析

GPS数据处理通常采用Helmert七参数转换将瞬时站坐标转换到指定的框架下,但瞬时站坐标中尚未模型化的季节性地表负载会影响平移参数(地心运动)和尺度参数的估值,进而影响测站坐标;不均匀的测站分布会加剧这一影响.本文利用GRACE重力场系数仿真GPS地表负载的实验表明,基于网平移法采用实际的IGS站至少能够恢复90%的地心运动信号.地表负载及GPS实际测站的不均匀分布可以解释大约30%的GPS尺度的周年变化.相对于IGb08的所有框架站,目前采用91个全球均匀分布的核心站作为框架转换的基准是合理的.采用IGb08的所有框架站进行转换会导致U方向误差增加,特别是对框架站密集的欧洲区域(误差均值约为1mm).因此框架转换时,应尽量选取均匀分布的测站,同时不估计尺度参数.     

福建地区现今地壳运动变化特征研究

利用最新的GAMIT软件,对1995年到2003年以来海峡5期GPS联测资料,在ITRF2000全球坐标系统框架下,以IGS精密星历数据及其核心观测站的坐标和运动速率为控制参数进行统一解算,解算时利用GLOBK软件进行联合平差,得出福建地区地壳运动速度每年小于1 mm,并对长乐-诏安断裂带的受力及运动状况进行了分析研究.     

边界作用力改变与首都圈形变场变化

本文根据多种形变观测结果,研究了近期首都圈地区形变场出现的两次非线性变化过程,发现两次形变过程可能与边界作用力改变所引起的变化有关.分析认为:①两次形变过程均与大尺度形变场变化相关,这可能与大震所引起的边界动力作用改变有一定的关联;②2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震对首都圈形变场具有一定的影响,该地震的发生对首都圈地区应变积累具有一定的释放作用;③2004年出现的断层基线大幅度变化与大尺度形变场变化具有协调一致性特征,与首都圈地区强震前的局部应力场增强有所不同.     

地震断层滑动对地质形变的测绘研究

传统断层自主剖分技术进行地震断层滑动对地质形变的测绘研究时,未考虑走滑位移量、倾滑位移量和张开位移量对地质形变测绘研究的影响,无法对差异断层转动角下的地质形变情况实施有效测绘,提出基于矩形位错模型的地质形变的测绘研究方法,采用矩形断层位错模型通过点源位错公式,获取地震断层滑动时地质形变的走滑位移量、倾滑位移量和张开位移量;基于地震矩形断层三维滑动对地表产生的位移进行测绘时,获取各位移量同地面形成的三维位移场,采用二维高斯-勒让德求积计算断层三维位移场转动形成的地表位移,实现地质形变的测绘研究。实验结果表明,所提方法可对不同矩形断层转动角下的地质变形情况进行准确测绘,实际应用价值高。     

GPS位置时间序列中的中长期误差研究

连续GPS(global positioning system)已成为监测地壳形变的主要手段之一,遍布于全球的数千个GPS台站为研究板块运动、断层滑动、强震形变场等提供了可靠的数据。在GPS位置时间序列中还包含了时、空相关的噪声,与构造活动造成的位移混叠在一起,难以分离。