西南极菲尔德斯海峡断层GPS卫星地壳形变监测网的重建和数据分析

为了有效地监测南极菲尔德斯海峡断层的地壳运动 ,利用 GPS定位技术 ,将原有的二维平面形变监测网改造成三维空间形变监测网 ,并对 GPS数据采集和数据处理方法作了综述和分析 ,获得了水平方向优于 3mm,高程方向优于 6mm的监测精度。建立 GPS空间三维监测网在南极环境中研究地壳动态形变完全可行的     

西南极菲尔德斯半岛地壳形变监测的数据处理与分析

为了研究南极现代地壳运动,中国在西南极菲尔德斯海峡地区布设了形变监测网,并用ＤＩ－２０测距仪和ＧＰＳ定位仪对该网进行了监测。同时,中国也参加了ＳＣＡＲ组织的全南极ＧＰＳ联测。本文讨论了将形变参数纳入误差方程的水平形变数据处理方法,并对刚体平移、旋转、均匀应变几种典型形变模型在测边网平差中的运用进行了讨论。通过对经典自由网与秩亏自由网的基准分析,提出对形变参数以及其它附加参数和点位参数分别给定参考基准的方法。相应于上述方法,编制了一系列数据处理程序并将之应用于对西南极菲尔德斯海峡形变监测网的数据分析。本文还利用监测网应变分析原理,对ＧＰＳ监测数据进行了讨论和分析,结果表明,菲尔德斯断裂地区存在微小的断裂剪切运动,但位移量不大。     

菲尔德斯形变监测网质量分析

从数理统计角度出发，对西南极菲尔德斯形变监测网进行综合质量评估。文中主要讨论了形变监测网粗差检验，形变监测网的可靠性及可监测性。同时结合菲尔德斯形变监测网实测数据进行分析。本文认为该形变监测网有利于监测菲尔德斯海峡断层的剪切运动。     

北斗系统在远洋及南极地区的定位性能分析

利用北斗/GPS双系统四频率接收机,于2011年10月至2012年4月采集了中国第28次南极考察沿线的北斗和GPS实测数据,跨度北至中国天津,南至南极内陆昆仑站。从C/A码伪距的信噪比和多路径、可见卫星数、PDOP值、标准定位的精度等方面对比分析了北斗和GPS系统在航线上不同区域,尤其是在远洋及南极地区不同运动状态下的定位效果。结果表明现阶段的北斗系统信号质量总体上与GPS相当;在45°以内的中低纬度地区,动态定位精度与GPS相当,水平和高程方向分别可达10 m和20 m左右,而静态定位水平方向精度为米级,与GPS相当,高程方向10 m左右,较GPS略差;在中高纬地区,由于可见卫星数较少、卫星分布较差,定位精度较差或无法定位。     

用GPS技术监测南极半岛地区形变的结果初步分析

“全南极 GPS国际联测”已经进行了 6期观测。我们选取了位于西南极乔治王岛地区的 7个 GPS站 ,并加入 2个 IGS站 ,分别对 1 995、1 996、1 998年的同期 (GPS年积日 0 2 0 - 0 4 0 )观测数据进行了基线处理 ,相对精度可达 1 0 - 8- 1 0 - 9。并对 GAMIT软件解算得到的松弛解和强约束解分别进行了网平差处理 ,结果证明该地区比较稳定 ,总体上有 1 0 mm/a左右向西南方向的运动趋势。     

基于GRACE重力卫星反演地表负荷形变及GPS验证研究

利用前60阶GRACE重力卫星时变重力场资料和"去相关"、高斯滤波方法解算了中国区域内72个月(2005年1月-2010年12月)的地表负荷形变。为验证GRACE解算结果的可靠性,将解算结果与区域内27个GPS台站实际观测的形变量数据进行对比分析,精度验证表明:1)利用GRACE反演地表负荷形变量是可行的,52%的GPS台站与GRACE估计的相关系数r30%,55%的GRACE解算结果RMSE6mm;2)在中国区域内南部地区的形变反演效果优于北部地区,这可能是由于降水充沛的南部区域的水储量变化比北部大。     

北斗与GPS 集成的高精度定位及桥梁监测分析

GNSS 可提供全天候的实时高精度定位结果,是形变监测的主要方法之一,但卫星信号极易受到周围环境如建筑物、人群等遮挡的影响,而相当数量的基础设施修建于山谷、城市建筑群、车流密集等区域。文章研究在遮挡环境下卫星定位应用于形变监测领域的可行性问题。因中国北斗系统在星座布设上与GPS 不同,采用GEO、IGSO 及MEO 三种不同轨道类型形成高轨卫星与中轨卫星的结合,不同的轨道类型有不同的特点,对定位精度的影响也不尽相同。以广州大桥为例,通过对北斗/GPS 集成高精度定位的研究,并针对北斗卫星的不同轨道类型,利用GEO、IGSO 及MEO 之间的不同组合进行定位,分析其在形变监测的可行性。研究表明：北斗/GPS 集成高精度定位精度可达毫米级,能够满足形变监测的需求;同时,北斗/GPS 集成定位可增加可视卫星数,改善卫星的几何分布,而北斗系统的高轨卫星高度角较高,特别是GEO 和IGSO 两种高轨卫星的组合仍能达到1 cm 的定位精度,大大提高了山谷、高边坡、城市峡谷等遮挡较为严重区域中卫星高精度定位的可行性,有利于形成全天候自动化实时高精度的形变监测与灾害监测安全预警系统。     

自动化监测系统在基坑监测中的应用

本文使用FMOS监测系统软件对基坑形变进行了监测,结果表明:该系统能够根据监测数据现场生成基坑监测点形变曲线图,提高了数据处理效率;该系统的监测精度较高,根据实践在监测基坑西北角发现3处较小的水平位移点,获得位移速率为0.1mm/d～0.3mm/d,为及时确定治理措施提供了依据;根据本次实践证明,该系统稳定,可靠性高,自动化程度高,在高精度形变监测中具有良好的应用优势。     

南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统设计及应用分析

南极内陆冰盖表面的特征与冰盖表面年际降雪量、冰盖表面风速有关,冰盖表面地貌特征主要包括雪面粗糙度、雪层软硬度,这些特征对内陆车队行进过程中的设备运输具有重要的参考价值。文中提出了车载自动化监测冰盖雪面特征的方法,并进行了监测系统的设计与数据分析;该系统包括以雪地车颠簸幅度代表的雪面凹凸程度(即雪面粗糙度),以GPS模块监测车辆行进距离,以激光测距监测雪地车车辙深度来表征雪面软硬度。通过数据采集系统的实时监测软件平台,实现了冰盖表面地貌特征的监测;该系统分别于2012年11月和2014年11月在中国第29次南极和31次南极考察中进行了监测应用,通过对以上监测数据的分析,初步给出了中山站至昆仑站沿途的冰盖表面粗糙度及雪面软硬度结果。     

联合GPS和SARAL卫星测高数据构建南极Dome A区域DEM

南极冰盖数字高程模型(digital elevation model,DEM)对南极环境变化和地形研究具有重要作用,利用GPS实测数据和卫星测高数据建立DEM是构建南极冰盖表面DEM的重要方法。考虑到实测GPS数据的精度较高,而卫星测高的空间分辨率占优,本文探讨综合利用这两种数据构建南极Dome A区域DEM。法国国家空间研究中心和印度空间研究组织共同研制的SARAL卫星是Envisat的后续卫星,搭载的Alti Ka雷达高度计首次采用了Ka波段,可以极大减小电离层的影响,提高测距精度和卫星数据的空间分辨率。本文首先利用中国南极第29次科学考察在Dome A区域的实测GPS数据对SARAL数据进行精度评定,然后利用实测GPS数据对SARAL测高数据进行高程修正,联合GPS数据获取得到了Dome A区域300 m分辨率的DEM。结果表明SARAL的高程精度为0.615 m,而联合GPS数据能改善DEM精度,提高到0.261 m。     

西南极菲尔德斯GPS形变网监测数据的误差特性分析与处理

本文对西南极菲尔德斯形变网ＧＰＳ监测数据的误差特性进行分析，利用数理统计原理检验了数据中的系统误差，提出了削弱这类系统误差的方法。该方法有３个特点：１．以监测网中两个稳定点为基准；２．对监测网数据进行尺度因子改正与坐标变换迭代计算；３．归算后监测网点位结构不变。经改化处理后的数据，基本上消除了系统误差的影响。     

Data processing and analysis of crustal deformation monitoring in the Fildes region,West Antarctica

ＤａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｒｕｓｔａｌｄｅｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｔｈｅＦｉｌｄｅｓｒｅｇｉｏｎ，ＷｅｓｔＡｎｔａｒｃｔｉｃａTX＠陈春明＠鄂栋臣＠邱卫宁Ｄａｔａｐｒｏｃｅｓｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｒｕ...     

Viscoelastic relaxation and long-lasting after-slip following the 1997 Umbria-Marche (Central Italy) earthquakes

We combine Global Positioning System (GPS) measurements with forward modelling of viscoelastic relaxation and after-slip to study the post-seismic deformation of the 1997 Umbria-Marche (Central Apennines) moderate shallow earthquake sequence. Campaign GPS measurements spanning the time period 1999–2003 are depicting a clear post-seismic deformation signal. Our results favour a normal faulting rupture model where most of the slip is located in the lower part of the seismogenic upper crust, consistent with the rupture models obtained from the inversion of strong motion data. The preferred rheological model, obtained from viscoelastic relaxation modelling, consists of an elastic upper crust, underlain by a transition zone with a viscosity of 10¹⁸ Pa s, while the rheology of deeper layers is not relevant for the observed time-span. Shallow fault creep and after-slip at the base of the seismogenic upper crust are the first order processes behind the observed post-seismic deformation. The deep after-slip, below the fault zone at about 8 km depth, acting as a basal shear through localized time-dependent deformation, identifies a rheological discontinuity decoupling the seismogenic upper crust from the low-viscosity transition zone.     

Kinematics and dynamics of the southeastern margin of the Tibetan Plateau

On the southeastern margin of the Tibetan Plateau lies a large region which seismicity and GPS data show to be actively deforming. This paper describes the active faulting in the region, and how it relates to the velocity field observed with GPS. In places the velocity field is accommodated by rotations about vertical axes, and most or all of the strain at the surface in the region appears to be released seismically. GPS velocities are then compared to velocities calculated using a model for deformation driven by gravitational driving forces. Using rheologies estimated from experimentally derived mineral flow laws, the model provides velocities that are in good agreement with observed GPS velocities. It is not possible to uniquely determine the rheology or flow velocity at depth, and there are two forms of model solution which match the observed horizontal surface velocities. In one of these, vertical planes deform by pure shear, and in the other vertical gradients of horizontal velocity are present within the crust. Two distinct regions of normal-faulting earthquakes are present in the region, and have mechanisms which are most easily explained by gravity-driven deformation.     

北极考察与GPS定位研究初探

本文叙述了作者 1 996年参加“北极追踪”科学考察队进行首次北极测绘科学考察期间 ,使用 GPS全球定位观测系统 ,沿雷索柳特 ( Resolute)—夸那 ( Qaanaaq)—卡波郁科 ( Kap Yok)—尤里科 ( Eureke)—北极点 ( North Pole)—尤里科—雷索柳特的考察路线 ,进行了冰海考察路线导航、寻找北极点、夸那及雷索柳特定点观测。事后采用高精度 GPS数据处理科研软件 GAMIT对采集得到的数据进行了处理、分析 ,得到了观测点的地心及大地坐标和各点到北京的空间基线长。结果表明 ,利用 GPS定位系统在北极地区进行大规模范围内、高精度监测地壳运动和环境动态变化是完全可行的。     

Temporal and spatial variations of post-seismic deformation following the 1999 Chi-Chi, Taiwan earthquake

We use GPS displacements collected in the 15 months after the 1999 Chi-Chi, Taiwan earthquake  ( M _w 7.6)  to evaluate whether post-seismic deformation is better explained by afterslip or viscoelastic relaxation of the lower crust and upper mantle. We find that all viscoelastic models tested fail to fit the general features in the post-seismic GPS displacements, in contrast to the satisfactory fit obtained with afterslip models. We conclude that afterslip is the dominant mechanism in the 15-month period, and invert for the space–time distribution of afterslip, using the Extended Network Inversion Filter. Our results show high slip rates surrounding the region of greatest coseismic slip. The slip-rate distribution remains roughly stationary over the 15-month period. In contrast to the limited coseismic slip on the décollement, afterslip is prominent there. Maximum afterslip of 0.57 m occurs downdip and to the east of the hypocentral region. Afterslip at hypocentral depths is limited to the southern part of the main shock rupture, with little or no slip on the northern section where coseismic slip was greatest. Whether this results from along strike variations in frictional properties or dynamic conditions that locally favour stable sliding is not clear. In general, afterslip surrounds the area of greatest coseismic slip, consistent with post-seismic slip driven by the main shock stress change. The total accumulated geodetic afterslip moment is  3.8 × 10¹⁹ N m  , significantly more than the seismic moment released by aftershocks,  6.6 × 10¹⁸ N m  . Afterslip and aftershocks appear to have different temporal evolutions and some spatial correlations, suggesting that aftershock rates may not be completely controlled by the rate of afterslip.