利用重力方向的非潮汐变化监测地震的方法

提出了一种利用现代垂线偏差监测地震的方法.根据近年来发生在中国的地震大多与地壳局部倾斜有关这一事实,说明地震与地面水准面的垂直位移和倾斜(即垂线偏差)也有关联.利用地面重力测量数据和重力垂线偏差数据可以共同确定地倾斜方向.因此提出了利用"重力方向交会法"预测地震位置的设想和建议,并且进行了相关的论述和试验.初步的试验结果也证实了该方法的有效性.     

利用航空重力确定垂线偏差的精度分析

利用航空重力测量方法可以获得测区的格网平均重力异常，由此，用范宁梅尼兹公式即可计算得到垂线偏差。本文基于大同航空重力测量数据，分析了这种方法的精度。结果表明，垂线偏差的子午和卯酉分量在空中的比较精度分别为0．46”和0．32”；在地面的比较精度分别为0．52”和0．38”。     

利用改进FLIC算法进行重力矢量场可视化

针对固定滤波长度公式得到的LIC图像显示效果不理想的缺点,利用纹理流线上所有点亮度值的统计方差来衡量可视化精度,提出了一种滤波长度随矢量变化的改进FLIC算法。用颜色信息表示重力异常大小或者真实垂线偏差大小,纹理方向表示重力方向,基于改进FLIC算法实现了重力矢量场的可视化,结果表明,重力矢量场的可视化具有表达多维信息和矢量方向细节、图形直观易读等优势。     

全球及局部海洋扰动重力反演的快速解析方法

从经典边值问题理论及球谐函数理论出发,在空域推导获得了由大地水准面高以及垂线偏差计算扰动重力的解析计算公式,为利用卫星测高数据反演海洋扰动重力提供了理论基础。针对全球海洋区域和局部海洋区域的扰动重力反演,在前人已有工作基础上,提出了改进的基于一维FFT的精确快速算法,保证了计算结果与原解析方法完全一致,且计算速度提高约20倍。该算法在提高计算效率的同时避免了由于引入FFT而产生的混叠、边缘效应问题,而且对观测数据的序列长度没有硬性要求,使得应用更加灵活。利用EGM2008地球重力场模型分别生成了2.5'分辨率大地水准面高数据和垂线偏差数据,按照本文提出的改进方法(采用全球积分计算)分别反演获得了全球及局部海洋区域的扰动重力。经比较分析,由大地水准面和垂线偏差分别反演获得的扰动重力其差异在0.8×10^-5 m/s²以内,这说明两种反演方法是基本一致的,但在数据包含系统误差的情况下,由垂线偏差反演扰动重力具有一定优势。     

基于球谐函数的重力异常和垂线偏差误差匹配关系

重力异常和垂线偏差是测高卫星非常重要的产品。二者的精度指标对于未来的测高卫星方案设计至关重要。本文利用球谐函数来对重力异常和垂线偏差的精度指标进行讨论,首先从理论上推导了重力异常和垂线偏差误差的近似匹配关系,然后通过6个超高阶重力场模型验证了有关结论的正确性。数值试验表明:垂线偏差误差和重力异常误差满足近似的比例关系,即若垂线偏差各方位向等精度测量,且假定精度均为1μrad,则所对应的重力异常精度约为1.4mGal;反之,若重力异常的精度为1mGal,则所对应的垂线偏差的精度约为0.7μrad。     

我国陆海统一似大地水准面构建的三维重力矢量法

基于重力场水平分量-垂线偏差对地形信息敏感的特点,根据边值理论由重力与地形数据确定格网垂线偏差模型,在此基础上,首先利用三维重力矢量-格网垂线偏差与格网重力异常,联合格网高程数据求得格网点间高程异常差,然后通过GPS/水准点的控制,构成紧密的几何条件,进行严密平差,从而获得高分辨率、高精度似大地水准面的数值模型。按照本文方法,利用我国6600多个GPS/水准点、1'×1'的格网垂线偏差、格网重力异常、格网高程数据,整体平差计算了我国陆海统一的似大地水准面模型,经GPS/水准点检核,全国似大地水准面的绝对精度达到了4 cm,相对精度优于7 cm。     

地球外部扰动引力场确定的数据空间分布结构

在对各类平均重力异常的谱特征分析的基础上，通过对积分区外高频谱误差的估计，给出了在一定精度指标下各类平均重力异常数据积分区的分布；提出了一种反映局部重力场特征的重力异常阶方差模型。讨论了平均重力异常的重点力布设。本文研究的主题虽然是空中扰动引力确定的数据结构问题，但对于地面上的高程异常和垂线偏差确定具有相类似的参考作用。     

航空和地面重力测量数据的一体化处理方法

在三维经典扰动位协方差模型基础上,推导获得局部重力异常协方差模型、局部扰动重力协方差模型,以及扰动重力和重力异常的互协方差模型,这3个模型在忽略小项后是一致的,即航空扰动重力数据与地面重力异常数据的联合处理采用一个模型即可,大大简化了处理流程.以最小二乘配置理论及本文推导的协方差模型为基础,构建了航空扰动重力测线数据与地面重力异常数据一体化处理的具体方法,利用该方法可推估地面待求点的重力异常数据,且处理过程自动完成了航空扰动重力数据的向下延拓,同时也大大削弱了航空数据中存在的系统偏差影响.在某试验区开展了一体化处理试验,结果表明,采用一体化处理得到的重力异常数据比单独使用5'分辨率航空重力数据推估获得的数据精度提高2.4 mGal,比单独使用2.5'分辨率地面重力数据推估获得的数据精度提高1.2 mGal.     

利用重力资料研究华北地区构造应力场

本文结合相关数据、模型和软件分别利用重力场、重力垂线偏差与构造应力场的内在关系式对华北地区陆地构造应力值进行了计算,通过对相关数据结果进行对比分析,总结并得出了华北地区重力总水平梯度、构造应力场和研究方法本身的一些规律和特征。     

利用Surfer8.0软件对重力异常数据格网化方法的研究

一、前言 平均重力异常是地球重力场的基本数据，用途十分广泛。在垂线偏差、高程异常、扰动重力等的计算中都要用到平均重力异常数据。高分辨率的平均重力异常数据是求解高精度、高分辨率的垂线偏差、高程异常、扰动重力数据的基本保障。但是，对于一些地形比较复杂、重力实测点稀疏的地区，需要对实测的数据进行一定的处理以满足高分辨率重力异常数据的要求。     

Gravity changes before large earthquakes in China: 1998–2005

Although it is well known that coseismic gravity changes take place during an earthquake, previous research has not yielded convincing evidence demonstrating that significant gravity changes occur before large earthquakes. Furthermore, even if we suspect that gravity changes occur before large earthquakes, we have yet to demonstrate how to consistently observe these changes for useful earthquake forecast that would bring benefits to society. We analyzed ground gravity survey data obtained in 1998, 2000, 2002, and 2005 at stations of the Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC) and examined gravity changes be-fore the occurrence of nine large (Ms≥6.8) earthquakes that ruptured within or near mainland China and Taiwan from November 2001 to August 2008. Results from this analysis show that significant gravity changes occurred across a large region before each of these nine large earthquakes, and these changes were detected by repeated ground gravity surveys through CMONOC. Although these gravity changes were significant, more research is needed to investigate whether these gravity changes could be viewed as precursors of large earthquakes. Limitations and uncertainties in the data include sparseness of the gravity monitoring network, long time intervals between consecutive gravity surveys, inevitable measurement errors, hydrological effects on gravity, and effects of vertical crustal movements on gravity. Based on these observations, we make several recommendations about possible future direc-tions in earthquake-related research using gravity monitoring data.     

汶川地震孕育过程中变形场变化特征研究

揭示与地震孕育过程相关的变形场特征是判别地震孕育阶段及地震危险性的一个重要途径。收集汶川Ms 8.0地震震中区汶川台自2002年10月至汶川地震前的地倾斜观测数据,利用小波分析方法和分段拟合方法,提取了震前地倾斜变化的阶段性特征;利用2001年以来全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）站坐标日解数据,计算了震中附近的泸州GNSS站与周围GNSS站间基线,通过基线变化与区域地震的Benioff蠕变结果的对比,发现了二者的协同性特征。分析结果表明,2004年底汶川台地倾斜速率出现显著下降,西向倾斜速率由230 ms/a减少到130 ms/a;2007年初至发震前减少到60 ms/a;2007年底至发震前未出现指数型加速变化。广州-泸州GNSS基线在2005年初开始的加速缩短异常与Benioff蠕变亏损异常具有较高的相关性,相关系数为0.89;该基线加速缩短持续时间约2.5 a,对应地震的震级估计为7.9级,与汶川地震震级相当,反映了其与汶川地震的应变积累具有一定的相关性。2004年苏门答腊Ms 8.9地震的发生对川滇地区应力应变场影响较为显著,对汶川地震的孕育发生起到了加速作用。研究结果对于认识地壳形变观测的意义及创新地震预测思路具有参考价值。     

三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变与重力变化监测

监测三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,对三峡水库的安全运行和区域地质灾害监测防治等具有重要意义。本文从直接计算、实际测量和综合解算3个方面研究了三峡库水位变化过程中地壳垂直形变和重力变化。基于资源三号卫星影像提取的水体数据,结合水位数据,直接计算了三峡水库蓄放水从145~175m每隔5m的影响,地壳垂直形变最大可达30mm,对重力影响超过20μGal(1Gal=10~(-2) m/s~2)的范围距离长江中心线约2km内。库区较近的巴东CORS站(ES13)能够实际测量到库水位变化过程中的地壳垂直形变。由于目前三峡库区的CORS站和重力台站数量较少,分布不均,还不能满足紧密跟踪三峡库水位变化过程中的监测需求。利用三峡地区26座CORS站和部分重力台站数据,基于负荷形变理论和球谐分析方法,综合解算了库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,与实际CORS监测结果一致。通过对比分析发现,基于CORS站网的综合解算,能够有效提升对库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化的监测能力。     

Distribution of vertical crustal movement rates in the Tohoku district, Japan, predicted by least-squares collocation

Least-squares prediction using an empirically deduced local covariance function was performed to investigate the temporal change in the rates of vertical crustal movements in the Tohoku district, Japan. Levelling data covering an area of approximately 450 × 275 km² observed between 1966 and 1995 were used and the results shown in the form of contour maps. Firstly we derived a covariance function of the rates of vertical crustal movement with a Gaussian form function. We used this function to estimate the spatial distribution of the rates of vertical crustal movements. By the present method, a steady tilt of the Tohoku district to the east, toward the Japan Trench and an areal uplift in the southwestern part were well reproduced. Moreover, a significant temporal change in vertical movement rates is clearly seen. Received: 15 July 1996      

重力场对惯性导航定位误差影响研究与仿真

从惯性导航力学编排方程出发,将高阶重力场模型代替正常重力模型,分析了扰动重力引起的惯性导航误差;并从另一角度,对理想状态下扰动重力对惯性导航的影响进行了仿真分析,结果表明扰动重力影响显著.通过将重力垂线偏差分量引入惯性导航方程,改善传统方程的缺陷,探讨了垂线偏差对惯性导航的影响.在全面论述了扰动重力和重力垂线偏差对惯性导航的影响的基础上,结合实际情况提出了进行重力场误差补偿的两种方法.     

重力场对惯性导航定位误差影响研究与仿真

从惯性导航力学编排方程出发,将高阶重力场模型代替正常重力模型,分析了扰动重力引起的惯性导航误差;并从另一角度,对理想状态下扰动重力对惯性导航的影响进行了仿真分析,结果表明扰动重力影响显著。通过将重力垂线偏差分量引入惯性导航方程,改善传统方程的缺陷,探讨了垂线偏差对惯性导航的影响。在全面论述了扰动重力和重力垂线偏差对惯性导航的影响的基础上,结合实际情况提出了进行重力场误差补偿的两种方法。     

珠峰及周边地区强震影响垂直形变特征研究

2015年尼泊尔地震对珠穆朗玛峰高程的影响,近年一直受到全世界关注.2020年珠穆朗玛峰高程测量在珠穆朗玛峰及周边地区布设了高精度的全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)形变监测网,收集了1999-2020年跨喜马拉雅山脉的32个连续运行参考站(continu...     

附加垂线偏差参数的地面常规网与GNSS基线网联合平差

根据测站的垂线站心坐标系和法线站心坐标系之间的转换公式,将垂线偏差作为未知参数,列出地面常规网观测量（水平方向、垂直角和边长）在空间直角坐标系中的观测方程,并结合GNSS网的观测方程,推导出附加垂线偏差的GNSS网和地面网联合平差的参数估计及其精度评定公式。利用含有GNSS观测量和地面常规网观测量的实例数据解算出垂线偏差,分析了垂线偏差对平差结果的影响。结果表明,将垂线偏差作为未知参数,能够消除垂线偏差对观测值的影响,显著提高未知点坐标的解算精度及可靠性。     

汶川8级大地震对川滇菱形区域内次级块体的运动影响分析

在中国境内所有的二级块体运动中,川滇区域的地壳运动最为活跃,也是各学者研究的热点领域。本文通过对1998-2008年和2008-2015年两期GNSS连续观测数据的解算（时间节点为汶川地震）,并结合前人对川滇区域棱形块体的划分方案,利用欧拉矢量计算出各次级块体的欧拉矢量。对该区域进行了网格插值从而反演两期地壳运动变化特征,以及通过在断裂带上或断裂带附近选取一点来研究相邻块体的相对运动趋势变化,并对该区域内地块垂向运动作了初步研究分析。结果表明,汶川地震并没有造成该区域整体运动特征的改变,但对一些局部块体的运动和相邻块体的相对运动带来了一定的影响。