高频GNSS资料的强震震相识别与震中确定

利用2011日本东北Mw9.0地震和2008汶川Mw7.9地震若干台站的高频（1 Hz）GNSS观测资料,通过精密单点定位方法解算出地震发生时的位移形变波形。对位移波形一阶差分得到震时高频GNSS速度时间序列,采用S变换谱的方法对该速度时序进行地震波到时的拾取,即震相识别。将地震波拾取结果用于震中位置和发震时刻反演,并与美国地质调查局USGS公布的资料对比。结果发现,两者日本地震震中位置相差约16 km,发震时刻相差约0.7 s;汶川地震震中相差约4 km,发震时刻相差约0.4 s。     

基于EMD的GNSS/加速度计振动监测模型研究

采用GNSS与加速度计相结合的方式对结构进行振动监测,以获取结构动态响应,同时提出一种基于经验模态分解(EMD)与切比雪夫滤波相结合的混合型滤波器对GNSS采集得到的数据进行滤波处理,识别结构高频与低频动态位移,与加速度数据积分得到的高频动态位移结合重构整体动态位移。模拟实验验证了重构位移算法的可行性。     

高频GPS测定的尼泊尔MW7.8和MW7.3地震震时地表动态变形过程

以陆态网络和尼泊尔境内高频（1 Hz）GPS观测数据为基础,采用动态双差相对定位方法,获取2015年尼泊尔M_W7.8和M_W7.3地震震时近场地表动态变形过程。结果表明,M_W7.8地震震中东侧高频GPS站动态位移幅度明显大于震中西侧;各高频GPS站动态位移幅度不仅与测站震中距有关,而且与地震破裂传播方向有关;M_W7.3地震引起的水平动态位移相对较小。将高频GPS与邻近强震仪动态位移时序进行对比发现,二者在振幅和相位上具有较好的一致性。     

玛多MW7.3地震同震滑动分布的三维有限元模拟分析

首次构建2021年玛多M_W7.3地震三维有限元模型,分析同震滑动分布特征。首先解算高精度GNSS同震形变观测数据;然后建立玛多地震三维有限元模型,并用弹性半空间Okada模型验证其准确性;最后以40个近场和远场GNSS同震形变观测数据为约束,利用最小二乘法反演玛多地震同震滑动分布模型,从而模拟同震位移。结果表明,玛多地震引起的破裂主要分布在野马滩和黄河乡附近,最大滑动值约为3.4 m。该结果与现场考察结果一致,能够很好地解释GNSS同震形变观测数据。     

球体位错理论在2011年日本强震中的应用研究

利用球体位错理论计算了2011年日本强震产生的远场同震位移与应变,并利用GPS远场数据修正了该强震的总地震矩。结果表明：1）利用球体位错理论计算得到的理论水平位移场显示,垂直于发震断层的广大区域同震位移较大,位移矢量总体都指向震中地区,震中距约5 000千米的地方亦产生了3 mm以上的同震水平位移。理论位移与远场GPS观测结果具有良好的一致性;2）比较两个独立断层模型对应的理论同震位移场发现,震源西部地区远场位移总体上只有1%～4%的微小差异,而东部广大海域的差异则达到同震信号的6%～15%,震中周围差异更大。该差异表明,相对于震源仅局域覆盖的日本本土GPS观测数据对2011年日本强震的断层滑动分布模型的约束能力有限;3）依据中国及邻区的远场GPS同震观测数据修正2011年日本强震的总地震矩,把该地震释放的总能量约束在(3.24～4.96)×10 ²² Nm,相应的矩震级为Mw8.97～9.10;4）2011年日本强震在华北地区产生的同震应变与该区的长期应力变化背景场大体相反,表明该强震使华北地区的地壳产生了松弛效应。     

利用高频GPS反演强震面波震级的最优适用范围探讨

通过解算2010-04-04El Mayor-Cucapah Mw7.2地震的高频(1Hz)GPS数据,获取测站的动态位移,并根据Gutenberg经验震级公式反演面波震级,探索高频GPS反演震级的最优适用范围。结果表明,当高频GPS测站震中距分布于50~350km时,利用其水平位移峰值反演得到的面波震级为7.21,与美国USGS公布的震级Mw7.2一致;但当震中距350km时,高频GPS相对于强震仪位移峰值存在"上漂现象",反演得到的震级为7.6~8.0。建议利用高频GPS建立经验模型反演强震面波震级时,应考虑其适用范围。     

MEMS加速度传感器在强震观测中的应用

提出基于MEMS加速度传感器的强震仪设计方案,并在强震观测中完成了地震加速度数据的采集、触发判断和存储.     

朝鲜2017年核爆对中国东北地区形变场的影响

基于19个连续GNSS观测站的多种采样率（10 Hz、1 Hz和30 s）数据,分析2017-09-03朝鲜核爆对中国东北地区地壳形变场的影响。静态位移分析结果显示,距核爆现场最近的GNSS观测站JLCB没有产生明显的同震形变,与基于均匀半无限弹性空间断裂位错模型正演模拟的结果一致;GNSS应变结果显示,此次核爆在东北区域引起主应变的略微调整,但总体调整量在10-8以内,没有引起区域范围内面应变的变化;高频GNSS动态形变分析结果显示,核爆在JLCB站处没有引起明显的波形变化。另外,高频GNSS受到多路径效应的影响,可能会引起cm级的扰动,利用恒星日滤波方法可以抑制多路径的影响,得到精度更高、更可靠的动态形变结果。     

2015年尼泊尔MW7.8地震近场GNSS时间序列分析

收集尼泊尔地震近场密集的GNSS测站数据,采用GAMIT/GLOBK软件包解算2011～2017年尼泊尔近场58个GNSS连续观测站和41个震后GNSS流动观测站数据,对获得的数据进行周期性、共模误差以及噪声的时间序列分析。结果显示：1)GRACE改正GNSS时间序列周期项,可使E、N、U三个分量的WRMS平均降低15.52%、26.41%和45.06%;2)针对时间序列中存在大量缺失数据,改进传统的PCA方法,利用第一主成分计算共模误差,3个分量有效率分别达到61.91%、53.91%和53.88%;3)噪声分析表明,尼泊尔地震近场GNSS站点最佳噪声模型为WN+FN,相比单纯的WN模型,WN+FN模型估计震间速度、同震和震后位移误差分别约为其6～9倍、4～7倍和2～4倍。该研究结果对区域坐标框架维护、尼泊尔地震的同震破裂和震后余滑的地球物理模型反演具有重要意义。     

方差膨胀模型用于GNSS/加速度计融合变形监测

为解决GNSS信号在环境遮挡、多路径误差等影响下监测精度不可靠的问题,基于Huber选权迭代法,将方差膨胀思想引入GNSS/加速度计融合滤波算法中,从随机模型角度对GNSS异常值的量测噪声进行自适应调整,降低GNSS异常观测对Kalman滤波量测更新的影响,提高GNSS/加速度计融合变形监测结果的可靠性。在静态和动态2种场景下进行验证分析,结果表明,改进融合算法能够显著提高复杂多路径环境下的GNSS监测精度,其解算获取的形变位移三维方向RMS均在1.8 cm以内,可为复杂环境高精度变形监测提供参考。     

基于GPS、InSAR和强震数据联合反演2017年九寨沟MS7.0地震同震滑动分布

以多源观测为约束,利用近场GPS、InSAR同震位移和强震观测数据联合反演2017年九寨沟M_S7.0地震发震断层的几何形状和破裂模型,并初步分析其地震成因。结果表明,九寨沟地震的发震断层走向154°,倾角80°,以左旋走滑为主,兼有少量正断分量;地震破裂主要集中在2~12 km深度范围,最大滑移量为1.6 m,位于地下6 km深处,断层在近地表没有滑移;地震释放的地震矩为5.59×10¹⁸ Nm,矩震级为M_W6.44。结合余震分布认为,该地震的发震断层为隐伏的虎牙断裂北段。     

顾及时变非高斯噪声的高斯和滤波及其导航应用

高斯和滤波可利用高斯混合模型精化非高斯噪声随机模型来提高估计精度,但导航测量环境的动态性和复杂性使非高斯噪声具有时变性特征,若GMM不随之调整会导致滤波解算失真。针对该问题,本文提出一种基于位移参数自适应估计的高斯和滤波算法。首先分析GMM位移参数对非高斯噪声拟合精度的影响,然后利用位移参数自适应技术修正GMM,进而改善高斯和滤波性能。实验结果表明,当GNSS/SINS量测模型存在时变非高斯噪声时,本文算法的滤波结果较传统高斯和滤波算法的波动小,抗干扰能力强,在实际应用中可进一步改善估计精度和稳定性。     

利用GPS高频信号分析玛多地震产生的动态位移特征

为研究玛多地震对周围地表动态位移的影响,利用超长基线模式解算震中距400 km范围内的11个高频GPS观测数据,并对各站水平方向的位移时间序列进行分析.结果表明,玛多地震对震中距最近的青海玛多站的东西向产生约25 cm的位移,并且没有恢复到震前状态;对青海玛沁站和甘肃玛曲站的南北向产生约27 cm的位移,但很快恢复到震...     

一体化强震仪和分体式强震仪的性能比较分析

利用瑞士GeoSIG公司的GSK-166型振动台对美国Kinemetrics公司的ETNA2型一体化数字强震仪和瑞士GeoSIG公司的AC-23型地震加速度计进行对比测试。根据测试结果,对比两者的幅频数据和灵敏度数据,对一体化数字强震仪和分体式强震仪的性能进行比较分析。结果表明,两种强震仪的主要性能指标趋于一致,一体化强震仪可以取代分体式强震仪,应用于核电站、高速铁路、水库大坝等大型工程的地震监测。     

2019-12-26湖北应城M4.9地震强震动特征分析

对2019-12-26湖北应城M4.9地震的强震加速度记录进行基线校正和滤波处理,分析地震动场的分布特征。结果表明,此次地震记录的峰值加速度（PGA）随距离衰减较快;场地效应、上盘效应和破裂方向性效应共同导致地震动产生巨大差异。对应城地震台的强震记录进行旋转,其顺断层方向记录与垂直断层向和垂直向记录差异明显,存在一段周期约为0.3 s的类简谐强震动,与以走滑为主的震源机制相吻合。     

新疆精河2017年6.6级地震对2018年5.4级地震的应力影响分析

基于2017-08-09新疆精河6.6级地震同震破裂位错模型和区域地壳速度结构,利用粘弹性模型计算其地表位移、同震及震后应力场扰动变化,分析其对2018-10-16精河5.4级地震的应力触发关系。结果表明,精河6.6级地震造成的同震位移主要为地表垂向位移,最大位移量为84 mm,地表水平位移最大位移量为25 mm;地震引起发震断裂及其与博阿断裂交会区、库松木楔克断裂东段及分支断裂、喀什河断裂东段库仑应力增加,这些断裂靠近精河6.6级地震震中部分库仑应力增加超过10 kPa,但5~10 a尺度内的应力扰动基本为弹性响应,并未随时间显著变化。精河6.6级地震造成的精河5.4级地震震中位置同震库仑应力变化显著低于10 kPa的触发阈值,两者不存在同震或震后应力触发关系。     

加速度记录测定近震震级在江苏地区的计算研究

基于江苏强震台网和江苏测震台网的地震记录,采用时间域内实时仿真WA记录方法,对2007~2018年记录到的M2.3以上地震进行近震震级测定。为了定量分析基于加速度测定近震震级的可靠性,首先采用国标规定的新震级测定方法和量规函数测定了基于加速度记录的震级,并将结果与江苏测震台网基于速度记录测定的结果进行对比分析,得到线性拟合关系式：ML(ACC)=0.987ML＋1.371;另外计算了15 324组基于加速度测定的震级与人工编目震级之间的绝对偏差,结果显示,偏差在±0.5级以内的结果占87%;通过4阶多项式拟合后发现,在小于200 km范围内测定的震级略低于人工编目的结果,震中距超过200 km后无系统偏差。总体而言,两者结果的一致性较好,表明利用加速度记录仿真WA位移记录来计算近震震级是可行的,得到的结果也是可靠的。     

高频GNSS观测快速估计地震震级及其精度评估

以2016-11-13新西兰地震为例，利用PANDA软件的精密单点定位(PPP)模块，基于高频GNSS数据分析地表形变并计算震级，在此基础上定量评估GNSS地震波测量精度对震级估计的影响。结果表明，当GNSS测站的峰值地面位移（PGD）精度在2 cm范围内时，对震级估计的误差影响在0.1以内。另外，由于震级估计与测站震中距和PGD有关，震中距越大，估计的震级对PDG越敏感。
     

动力作用下锚杆格构支护土质边坡动态响应分析

地震边坡稳定性是岩土工程和地震工程中研究的重点问题之一。针对锚杆格构支护的均质土坡在地震荷载作用下的动力响应,通过振动台模型试验,分析了不同坡高地震加速度和速度响应规律、边坡位移特征及支护结构破坏特征,揭示了均质土坡及其支护结构在地震作用下的变形破坏机理。结果表明:随着振动次数的增加,边坡模型自振频率逐渐降低;低频动荷载作用下坡体上部加速度响应最大,但随着振动频率的增加,放大作用降低,即边坡对低频振动波有放大作用,而对高频振动波却有滤波作用;振动频率较小时,坡体整体速度较大,但不同高度差异较小,破坏并不明显;振动频率接近模型边坡自振频率时,坡体上部速度最大,下部速度最小,且变化明显,破坏性最大;动荷载作用过程中,滑坡体的变形模式表现为旋转位移和水平位移,滑体和基体间相对位移上部较大;支护结构破坏时,上层锚杆和中层锚杆被拔出,上部格构发生严重隆起;虽然边坡做往复运动,但最终仍有一定相对位移;在设计支护结构时,要适当加长上部锚杆的长度,并且对中、上部格构进行补强。     

断层蠕滑时空分布的GNSS网络滤波反演

为从现今庞大的GNSS观测网络中快速检测断层蠕滑形变，精细反演蠕滑时空分布及演变特征，提出集GNSS网络滤波、地表形变信息提取和地下断层蠕滑时空分布反演三者于一体的方法。该方法同时采用整个GNSS网络的时空观测阵列，利用断层形变高空间相关的特点，对覆盖断裂带地表的GNSS位移时空序列进行主成分分析，利用主成分信息快速检测并反演蠕滑断层的时空分布与演变过程。以2005年苏门答腊M_W8.6地震震后余滑和2006年墨西哥Guerrero州慢滑移为例，本文方法可成功检测并反演蠕滑断层的时空分布及演变特征，结果与相关研究成果吻合。