GPS技术在上海市地面沉降研究中的应用

上海市自1998年开始开展了利用GPS技术监测地面沉降的研究,先后进行了可行性论证、GPS基准网建设、数据处理和平差方法的探索等一系列课题的研究,并布设了由34点组成的覆盖整个上海市的地面沉降监测基准网.为了进一步提高基准网的监测精度和沉降监测的时空分辨率,于2004年又布设了4个24小时连续运行的GPS固定站,对上海市地面沉降实施连续监测.为了考查GPS沉降监测的大地高可能达到的精度,研究合理的观测纲要与数据处理方案,本文在介绍并总结了上海市地面沉降GPS监测工作的同时,分析了GPS沉降监测基准网前后6期的观测数据.数据分析采用GAMIT/GLOBK软件包和GPS_NET软件,计算结果表明,在基线边长达到30～40km时,GPS在大地高方向上的中误差仍可控制在2mm左右,由此推算GPS监测地面沉降的分辨率在3mm左右,完全能够满足上海市地面沉降监测的需要.     

北京平原区地面沉降水准监测网参考基准稳定性研究

地面沉降水准测量参考基准的合理选取对获取真实地表形变场信息至关重要.文中在充分收集、整理北京平原区7座深层基岩标历年水准测量资料基础上,系统分析了基岩标历年水准形变特征;探讨了水准测量累计误差对基岩标微小形变的影响;采用秩亏自由网平差算法联合平均间隙法和单点检验法,对7座深层基岩标稳定性进行定量评价,查找每期观测中位移变化显著点和相对稳定点,构建变形函数模型.研究表明:(1)7座深层基岩标所呈现出的微小形变量,受到多种复杂因素综合影响,基岩标形变量是其自身形变与测量误差耦合作用的结果,特别是长距离水准测量所产生的累计误差效应对其结果影响较大.(2)基岩标稳定性评价中,王四营站基岩标J_1、望京J_2、天竺J_3、平各庄J_5和张家湾J_6这5座基岩标均呈相对稳定状态,可以作为区域地面沉降水准测量稳定参考基准点.(3)将评定的5座稳定基岩标纳入水准网中,联合玉渊潭水准原点,构建北京平原区地面沉降附合水准监测网,其平差结果与站内分层标之间Pearson相关系数均高于自由水准网,说明利用具有多个稳定起算基准的附合水准网代替以往自由水准网,可以有效降低自由网中沉降量不正常跳跃现象,使测量成果更符合地面沉降客观形变规律,提升监测精度.     

顾及板块运动、稳定性和系统偏差的高精度GPS监测基准研究与实现

利用GPS技术监测城市地面沉降,监测基准的合理选取对获得真实的形变结果至关重要.本文详细分析了城市沉降监测网基准的特点,针对传统基准模型的局限性提出了顾及板块运动、基准点稳定性以及其他系统误差影响的拟稳基准模型.该模型考虑了基准点自身的稳定性以及板块运动对高程形变的影响,同时采用系统参数统一各期基线框架以及区域拟稳基准,有效解决了因基准点不稳定性和基线框架不一致对形变结果造成的误差,确保正确形变信息的获取.最后通过六期西安市地面沉降监测网数据试验,验证了该方案的合理性和可靠性.     

利用GNSS高程序列确定复测水准网参考基准的试验研究

精密水准测量数据的处理一直以来存在不少问题,尤以数据处理基准和误差累积传递等两个问题长期困扰水准观测资料的深入分析与应用最为突出.在利用多期复测数据进行形变分析研究中长期以来基本上都是采用假设某一空间点为相对稳定的参考点(平差基准),在此基础上进行平差计算,获得相对于该参考点的位移信息.     

位错理论在西安地面沉降模拟中的应用

介绍了用位错理论研究地面变形的基本理论和方法.根据西安地面变形的地质模型,利用位错理论对西安市11条地裂缝活动与地面垂直变形的综合影响进行了数值模拟计算,并将计算结果与精密水准实测结果进行了对比分析.结果表明:位错理论模型数值模拟结果与实测的水准结果在空间分布具有很好的一致性.从理论上分析了西安地区的地面地面沉降除与抽取地下水,地面负荷等有关外,还与西安地区的地质构造特征有密切的关系.     

康定M_S 6.3级地震前形变场变化与区域地震活动性

近年来,中国地震活动频繁且震害严重,给人民生命财产造成重大损失.地震能不能有效预测是目前困扰地震研究的科学难题,历史上也有成功利用形变监测资料预测地震案例.本文利用康定M_S6.3地震前区域精密水准和GPS观测资料,系统分析研究区域形变场变化与康定M_S6.3级地震发生之间的关系,以期为今后地震研究提供参考依据.文章所使用GPS观测数据首先利用GAMIT软件处理基准网观测数据,然后利用GLOBK软件进行综合平差计算处理,获取研究区地震发生前水平速度场图像;精密水准观测数据采用"拟稳点"法,对观测网数据进行计算处理,获取研究区震前垂直速度场图像.经过对获取结果的研究分析,得出以下结论:1)区域水平形变场变化与龙门山断裂带、鲜水河断裂带、安宁河断裂带在空间上关系密切,反映该区域在2009—2014年期间发生了引起形变场变化的构造活动或形变,与巴颜喀拉块体近E向滑移有直接的关系.2)区域垂直形变场显示地震发生在垂直梯度带正负变化交界附近,与海城地震和唐山地震相似.3)GPS和精密水准资料分析结果能有效反映孕震信息,建议未来5年重点监测鲜水河断裂带、龙门山断裂带西南段、安宁河断裂带和东昆仑断裂带中东段.     

长距离RTK动态测量滑坡监测精度分析

短基线RTK技术的精度符合滑坡监测的要求,由于滑坡地带的特殊性,在利用RTK技术进行滑坡监测时,流动站与基准站构成长基线。长基线RTK观测精度是否符合滑坡监测精度要求未知。进行了模拟实验,设定一条长基线,利用RTK观测对固定不动的观测点进行动态测量,求出其观测坐标,将观测坐标与平均坐标相比,并利用求坐标中误差的方法解算出水平精度和高程精度,结果求得的水平精度和高程精度都达到了厘米级。结果显示:长基线RTK技术可以很好的用于滑坡监测,且监测精度达到厘米级。     

长距离GPS基线及卫星定轨计算精度

利用６个ＧＰＳ固定观测占３天的观测资料，采用伯尔尼３．５版软件用多种方法计算了长距离ＧＰＳ基线边及ＧＰＳ卫星轨道参数，结果表明，对８００～３０００ｋｍ的ＧＰＳ基线，利用精密星历计算，边长及其经纬度分量重复测量精度要达１０＾－８～１０＾－９，同精密层历相比，２天轨道弧段的定轨精度为１～４ｍ（坐标中误差）显然，采用ＩＧＳ（国际地球动力学ＧＰＳ服务处）计算中心的精密星历可以满足地球动力学及地震预报研究对     

略论重力在建立全球垂直基准中的作用

全球垂直基准与地球科学一全球变化的关系甚为密切,至于重力在其中的作用似乎应该到到进一步重视。为此,介绍了重力在确定高程,精化大地水准面中的作用和现状,研究和讨论了重力大地水准面的误差及可能达到的精度,阐明了精确确定Ｗ０,Ｕ０以及研究了重力场随时间变化在ＧＶＤ中的作用。     

利用GPS与InSAR研究西安现今地面沉降与地裂缝时空演化特征

西安孕育严重的地面沉降及地裂缝灾害,严重制约着城市的现代化发展,本文采用GPS精密定位和InSAR遥感差分技术对西安地面沉降和地裂缝进行变形监测与分析,获取了西安地面沉降与地裂缝整体变形现状的珍贵信息,通过对这些变形信息的研究分析,揭示了西安现今地面沉降与地裂缝时空演化特征和机理：随着停止或限采地下水,西安地面沉降量级由20世纪90年代中期的最大年沉降速率20～30 cm/a减少到不足10 cm/a,且超过60%的沉降区域的年沉降速率已由90年代中期的5~8 cm/a减少到不足2 cm/a;原有的沉降中心大部分已不存在或大大减小;地裂缝在时空活动与分布上与地面沉降存在明显的关联性;地面沉降和地裂缝随着西安高新区的建设向南、西南、东南逐步扩展.     

天津滨海新区潜在淹没区发展趋势研究

本文利用2006年以前天滓地面沉降监测资料和塘沽、汉沽地区潜在淹没区RTK加密观测资料,以水准监测点为基本研究对象,深入分析研究了每个测点随时间的沉降变化规律,进而“以点带面”绘制了2005年和2011年天津滨海新区地面沉降速率等值线图。同时,还绘制了2005年塘沽、汉沽地区潜在淹没区地面标高等值线分布图,以及预测的2011年塘沽、汉沽地区潜在淹没区的时空分布和面积。最后,提出了应对地面沉降的相关建议,以供政府控制地面沉降时参考。     

福建省地壳形变观测网建设进展与展望

简述了建设中的福建地壳形变台网的概况，福建地壳形变台网，以GPS观测为主，结合精密重力、水准和流动地磁测量，将三者观测重合到CPS基准站，形成有特色的观测网络。通过福建省5个基准站、16个基本站及一个数据处理中心，动态监测东南沿海地区地壳运动，为地震预测预报提供背景信息。     

跨断层形变测量场地图形分析及设计

在分析了青藏体北缘跨以形变测量场地图形状态的基础上,论述了进行优化设计的必要性及新的图形设计的主要内容：（１）以ＧＰＳ控制整个断裂、以水冷、测距、基线、重力等测量手段监测各个场地测点形成的三维地形物重力变化信息;（２）断层水准、重力按新的标石裂线阵设;（３）断层水平形变可根据运动状态的不同,按“走滑型”和“倾滑型”布设;（４）场地水冷、重力定期水准、重力联测,场地水平没距网定期与区域ＧＰＳ网联测,     

中国沿海海面变化的均衡基准

验潮得到的是相对于验潮水准点的海面变化。为了研究整个中国沿海的海面变化,必须对各验潮站得到的结果进行统一的归算。 本文提出采用沿海陆地地壳垂直运动的均衡基准,作为归算的依据,并利用五十至八十年代的精密水准复测资料建立了这一基准,求得了十五个验潮站的验潮水准点相对于该基准的垂直运动速率,为统一归算提供了依据     

基于D—InSAR的1993—1995年苏州市地面沉降监测

本文利用欧洲空间局ERS-1/2 SAR数据，通过SAR差分干涉测量（D-InSAR)处理得到1993-1995年苏州市地面沉降场测量值。地面水准则测量数据的验证分析表明，差分干涉测量值与水准则值量值的相关度达0.943，标准误差均值为0.1706。雷达差分干涉测量精度可达5mm（以水准则量代表地面形变的真实情况）。研究结果表明，D-InSAR技术进行城市地面沉降方面监测和时空演化特片研究具有很大的优势，同时可用于其它类型城市地质灾害的监测。     

龙羊峡震群前后的地形变特征

以龙羊峡附近的流动重力监测资料和精密水准复测资料为基础，分析了1996年12月－1997年3月龙羊峡震群前后该地区的重力场和地壳垂直变化特征。分析认为：震前重力场变化异常，临震前形成重力变化密集带，地震发生在重力变化密集带上，震后重力变化密集带消失，重力场变化平衡，垂直形变平缓。     

永久散射体雷达差分干涉应用于区域地表沉降探测

永久散射体干涉测量技术可以克服常规干涉方法在区域地表形变测量中的雷达信号失相关和大气延迟影响. 本文对基于永久散射体的干涉处理全过程进行了分析, 基于差分相位的两个主要特性: 沉降信号时序相关、地形相位与空间基线成比例, 提出构建PS网络, 并采用间接观测平差法估计沉降速度网和高程修正网的全局最优解. 实验选取上海地区近10年间的ERS-1/2卫星C波段SAR数据进行干涉处理, 在永久散射体上分离形变信号、高程修正和大气分量, 并最终提取上海地区高分辨率地面沉降速度场, PS结果与地面精密观测成果吻合较好.     

大地水准面高对InSAR大范围地壳形变监测的影响分析

由于InSAR数据处理所用的WGS84参考椭球系统与通用的DEM高程系统(EGM96大地水准参考面)不一致,在InSAR形变监测分析中会引入大地水准面高导致的误差.本文利用覆盖青藏高原北部阿尔金断裂带西段的27景Envisat ASAR宽幅模式数据和44景条带模式数据,研究了大地水准面高与InSAR大范围形变测量不确定性的关系:(1)模拟分析表明对于100 m的垂直基线,8.8 m的DEM测量误差,若研究区域存在20 m的大地水准面高的变化,对宽幅或条带模式InSAR形变测量造成的影响将由3 mm增至10 mm左右;(2)实例验证表明对于不同的研究区域,大地水准面高与该地区地形变化存在较大相关性,对于同一研究区域,垂直基线的大小决定了大地水准面高对InSAR不确定性的影响程度;(3)对于大地水准面高有较大梯度变化的研究区域,组合短基线方法与去除轨道平面的方法难以消除大地水准面高的影响.使用基于WGS84高程系统的DEM,可以为InSAR形变测量分析提供统一的高程基准,有效避免大地水准面高误差的影响.     

GRACE/GOCE扩展重力场模型确定我国1985高程基准重力位的精度分析

高精度高程基准重力位的确定往往依赖于高精度全球重力场模型,其对全球和区域高程基准的高精度统一非常关键,GRACE、GOCE卫星重力计划极大地提高了全球重力场模型中长波的精度.本文首先对GRACE/GOCE卫星重力场模型的内符合和外符合精度进行讨论分析,结果说明卫星重力模型的截断误差影响可达到分米级水平,在确定高程基准重力位时该影响不可忽略.利用EGM2008模型扩展GRACE/GOCE卫星重力场模型至2190阶,可有效减弱卫星重力模型的截断误差影响,但不同模型扩展时的最优拼接阶次不同,其中DIR-1、DIR-5模型对应的最优拼接阶次分别为180阶和220阶,以GPS水准数据检验,扩展模型在中国区域的精度均优于18cm.最后,基于最优拼接阶次获得的扩展重力场模型对我国1985高程基准重力位进行了估计,DIR-5和TIM-5模型对应数值分别为62636853.47m~2·s~(-2)和62636853.49m~2·s~(-2),精度均为1.51m~2·s~(-2);发现在中国区域模型大地水准面与GPS/水准数据的差值存在微弱的系统性倾斜,东西向倾斜约为9cm,南北向倾斜约为1.4cm,考虑倾斜改正后基于DIR-5和TIM-5模型估计我国1985高程基准重力位的精度提高了0.16m~2·s~(-2).     

伽师强震群区帕米尔东北侧现代构造运动和地形变的GPS监测研究第2期GPS观测完毕

国家重点科技项目《新疆伽师强震群成因及帕米尔东北侧强震预测研究》第２专题——伽师强震群区及帕米尔东北侧现代构造运动和地形变的ＧＰＳ监测研究第２期观测工作,在新疆地震局流动测量研究队和中国地震局地震研究所二室的密切配合下,于１９９９年８月１９日圆满结束。今年的观测工作量是２２个ＧＰＳ点位的全面观测及３个点位的归心联测。在观测过程中,以“网络工程”中的乌什基准站和喀什基本站为固定观测点,其它站为流动观测点。野外观测时间近１个月。在这次观测过程中,ＧＰＳ观测组同志们遇到了南疆地区特大山洪暴发和公路多处…