GPS形变测量的主要误差影响

本文阐述GPS技术在监测地壳形变时的主要误差源及其影响，提出形变测量中可考虑的措施，以尽可能提高其形变监测的能力。     

北斗在地壳形变监测中的应用进展

北斗卫星导航系统(BDS)于2020年建成并开始向全球提供服务。如何提高其在防灾减灾领域的应用是目前关注的焦点。本文梳理了国内外采用BDS数据开展地壳形变(包括同震和震间形变获取)研究的现状,总结了BDS数据的定位精度,归纳出基于BDS数据的地壳形变监测需要进一步解决、有待拓展的关键问题:①扩展GNSS地壳形变监测的内涵,采用GPS与BDS双模或多模算法提高形变解算精度;②开展BDS实时形变监测在地质灾害早期识别中的应用;③开发、发布相关数据处理算法与软件系统,切实推进BDS在高精度地壳形变监测领域的应用。     

青藏高原东北缘地壳形变GPS监测网的建立和精度分析

根据GPS空间定位技术在地球动力学研究中的应用,介绍青藏高原东北缘地壳形变GPS监测网布设、数据采集、数据处理等问题,并得出几点结论。     

我国GPS基准站地壳垂直形变的大气负荷效应

利用球谐展开方法对中国地壳运动监测网络工程6个GPS基准站的大气负荷效应作了计算，结果表明，大气负荷引起的地壳垂直形变最大可达20-30mm，且主要表现为季节性变化。通过对6个基准站的大气负荷效应和GPS观测到的垂直形变时间序列的分析对比，得出大气是地壳垂直形变季节变化的主要因素。     

利用GPS监测区域地壳形变的理论与方法

回顾了GPS观测技术在区域地壳形变监测应用中的相关理论和方法,探讨了其发展趋势,重点介绍了块体负位错运动模型及其反演和地表位移场拟合推估及应变分析方法,展望了时空分析方法在地壳形变信息提取中的应用前景。     

椭球坐标的多面函数法在区域地壳形变监测中的应用研究

利用多面函数法,在椭球坐标下建立求解GPS对地壳形变观测结果应变场的公式。利用交叉验证法,建立福建沿海地区的最优应变场求解模型。通过对以往研究结果的对比分析,认为基于椭球坐标的多面函数法解算区域地壳形变监测网的应变场方法,能更加精确地获取大范围内地壳形变的总体变化趋势,从而为区域地壳形变监测的特征及深部驱动机制研究提供参考。     

基于GPS位移资料的地壳现今形变特征研究

利用GPS地壳运动观测资料研究地壳形变特征是地学中的热点。提出一种在球面坐标系下利用GPS位移资料确定地壳水平应变场的方法,利用中国地壳运动网络GPS位移资料研究中国大陆西部地区的地壳现今形变特征,获得较为满意的结果。     

地壳形变GPS监测数据的统计分析研究

地壳形变与地震孕育有非常密切的关系,地壳形变监测可为地震预报提供重要的数据依据。本文论述了地壳形变和地震孕育的相互关系,对中国地壳运动观测网络的建立进行说明,并采用统计软件SPSS对区域网的GPS点位变化数据进行了统计分析,采用箱图的形式表示数据分析的结果,得到了统计数据中一些奇异点数据,这些点位数据需要进一步研究和探讨。     

GPS多天线大坝形变监测系统研究

传统的精密GPS测量应用于大坝形变监测领域虽然有诸多的优点，但是成本过于高昂，难以在实际工程中推广应用。针对这一问题研究一种有效的GPS多天线形变监测系统，开发配套软件，并采用该系统进行大坝监测试验。结果表明，GPS多天线形变监测系统拥有与常规精密GPS测量相当的精度，但大大地降低监测系统的成本，同时还具有较高的自动化程度，拥有良好的应用价值。     

“陆态网”GPS与GRACE的中国大陆地表垂直形变对比分析

基于中国大陆构造环境监测网络的连续GPS观测数据,比较分析了中国大陆234个GPS台站和GRACE得到的地表垂直形变。GPS和GRACE垂直形变具有较好的一致性,反映了地表质量变化是引起GPS垂直形变非线性变化的重要因素之一,但二者也存在着一定的差异。为定量分析GPS和GRACE垂直形变的差异,探讨了热膨胀效应对GPS垂直位移的影响及区域地壳结构对GRACE估算地表垂直负荷形变的影响。结果表明,中国大陆50%以上的GPS台站热膨胀垂直形变周年振幅不小于1 mm;对GPS进行热膨胀效应改正后,中国大陆GPS与GRACE垂直形变具有更好的一致性;GPS与GRACE垂直形变周年振幅比值由1.07±0.06变为1.01±0.05;热膨胀效应可以解释6.2%的GPS与GRACE垂直形变的差异,热膨胀效应改正可使GPS和GRACE垂直形变的一致性相对增加11.2%。是否顾及区域地壳结构引起的GRACE估算中国大陆垂直负荷形变的相对差异为2.5%。     

GPS城市地壳变形监测网的数据处理及精度分析

应用GPS定位技术进行城市或区域地壳变形监测,研究了GPS监测的数据处理和精度分析的理论和方法.使用高精度的定位分析软件GAMIT,对某城市地壳变形监测网的试验观测数据进行数据处理,并对解算得到的基线向量和坐标分别进行精度分析,结果表明:在100km范围内,GPS基线重复率在平面上比例误差可以达到10-8,垂直方向比例误差可以达到10-7;GPS监测点的三维坐标重复率精度可达到3mm左右,能满足城市或区域地壳变形监测的精度要求.     

GPS监测网数据处理方案研究

处理大尺度ＧＰＳ监测网多期复测成果的时期,数据处理方案是一个重要问题。作者在处理首都圈ＧＰＳ地形变监测网数据的过程中,经过长期探索和大量试算,提出了制定数据处理方案的基本原则：要采用一个自洽的地球参考框架和常数系统;要采用精度最高的同一种粗密星历和相应的地球自转参数;要采用最先进的同一种数据处理软件以及采用同一的参考基准和约束条件。由于地壳处于运动之中,大尺度ＧＰＳ监测网的参考基准应是动态基准。研     

重力测量在三峡库区形变监测中的作用

阐述了重力测量在三峡库区形变监测中的作用。     

利用局域复测GPS网研究中国大陆块体现今地壳运动速度场

利用1992年以来我国进行的6项不同规模高精度GPS地壳监测网的资料，采用统一的数据处理策略，重新进行了数据处理，并统一进行了平差，归算到相同的ITRF97坐标框架基准之下，获得了中国前覆最广、测站最多的一个较为完整的、框架统一的GPS地壳运动图像和速度场，并对结果作了初步的地学解释。     

小区域地壳变形监测与分析研究

介绍了小区域GPS地壳形变监测网建立、观测和数据处理方法,提出了一种平面直角坐标下位移—应变关系计算模型,得到监测区的位移场、应变场及断层活动方式,进一步得到主应变及方向、最大剪应变、面膨胀等应变参量及应力。     

质量负荷引起地表形变的格林函数和球谐函数方法对比研究

固体地球对地表质量负荷响应,一般采用格林函数或球谐函数方法来计算。两者在数学上是等价的,在实际计算中存在差异。应用地表流体质量负荷变化数据,定量分析了二者在计算地表位移时的精度。结果表明,同一负荷作用下对单点地表位移的计算,两者的精度在误差水平上是一致的,其计算效率也是一致的;但在计算全球1°规则网格站点时,球谐函数方法要比格林函数方法在计算效率上快近100倍。对地表流体质量变化而言,2°空间网格的分辨率一般可满足改正GPS位移数据的精度,且地表流体引起的站点垂直位移变化可解释超过50%的GPS观测方差。     

天文大地网与GPS2000网联合平差的地壳形变改正研究

按照中国大陆地质构造情况，将中国大陆划分成不规则的曲线网格．利用高精度GPS网平差得到的GPS速度、地震矩张量和活断层滑动速率。采用双三次样条函数拟合的方法。求出了中国大陆现今地壳运动速度场和变形场；利用中国大陆现今地壳运动速度场和变形场模型。研究分析了天文大地网与GPS2000网联合平差中是否需要对天文大地网地面观测值进行形变改正问题。研究结果表明。天文大地网观测点坐标需要改正，但不需要在联合平差中对天文大地网地面观测数据(边长、方位角)进行改正，可以省去天文大地网约30万个观测量的地壳形变改正工作。     

融合GPS与强震仪数据实时监测瞬时地壳形变

针对强震仪与GPS各自的优点与缺陷，以2016年意大利Mw 6.0级地震为例，探讨了利用Kalman滤波融合GPS与强震仪数据实时监测中等强度地震引起的瞬时地壳形变的可行性与优势。Kalman滤波获取的位移波形以GPS数据作为整体趋势，细节部分用强震仪数据进行描述，融合后的位移波形精度较高，能够准确和细致地描述地震引起的地表动态形变；与此同时，Kalman滤波位移波形也能够准确地探测中等强度地震引起的同震永久阶跃；Kalman滤波位移波形的功率谱在低频部分与GPS位移波形的功率谱密度相似，在高频部分与强震仪位移波形的功率谱密度相似，表明Kalman滤波结合了GPS与强震仪各自的优点；交叉小波分析表明，Kalman滤波获取的位移波形与GPS、强震仪数据呈现较强的正相关性，小波相似值均在0.8以上。以上结果表明，融合GPS与强震仪数据可以结合二者各自的优点，弥补各自的缺陷；融合GPS与强震仪数据可以有效探测中等强度地震引起的瞬时地壳形变。     

中国大陆GPS基准站的时间序列特征

利用1999年3月至2002年3月期间“中国地壳运动观测网络”25个GPS基准站与周边国家IGS站的观测资料，进行了时间序列分析研究，并对提高GPS基准站的观测精度进行了探讨。结果表明，GPS基准站的时间序列具有一定的周期性，高程分量的周期性最为明显，GPS点位高程时间序列拟舍曲线的波峰和波谷出现的时间表现为区域性的不同。