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。     

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。     

地震地壳形变InSAR测量中的关键技术分析

InSAR技术是监测地震地壳形变的有力手段,对于研究地震机理、防震减灾具有重要的意义。InSAR测量结果可以作为分析地震断层几何学特征和动力学机制的研究资料,为进一步研究断层活动的时空特征以及大陆岩石圈动力学规律,建立断层运动模型,获取地震的地球物理参数及其演化过程提供参考依据。随着InSAR技术研究的不断深入,提升InSAR技术的应用水平,高效、高可靠性地获取地壳形变信息是行业用户和国内外学者关心的问题。本文从地震地壳形变监测需求出发,结合InSAR技术特点,归纳和概述了地震地壳形变InSAR测量中更为关心的技术问题及其研究现状,重点分析并提出了InSAR技术在地震地壳形变监测中需要加强重视与进一步深化研究的一些关键技术问题,包括大气效应、视线向模糊、大范围监测、高相干目标选取、大数据高效能计算以及InSAR技术自身质量评价与控制体系的构建,并对此提出了一些解决思路,旨在提高InSAR技术在地震领域中的应用水平。     

三峡库区蓄水后地壳垂直变形场的模拟与分析

基于三峡库区DEM及现有GPS站点位置坐标数据,建立了三峡库区有限元网格模型,采用弹性有限元分析方法模拟计算水库蓄水至135 m1、56 m和175 m时库区地壳的垂直形变场;随后根据Farrell提出的质量负载原理产生的地壳形变理论计算库区蓄水至135 m时的库区垂直形变场;通过两种模拟方法对比可以看出变形等值线圈都包络河谷线,变形最大处都出现在香溪段,同时区域沉降是一个综合地质作用,水体的重力作用是主要诱因。     

大气负荷对我国GNSS站地壳垂向形变影响分析

为了研究近年来我国GNSS基准站地壳大气负荷垂向形变细部特征,使用格林函数积分及简化方法对中国大陆构造环境监测网络中的6个基准站共计36个月的大气负荷效应进行了计算和分析,结果表明,大气负荷是造成地壳非构造垂向形变的重要因素,大气负荷效应引起的地壳垂向形变量的区域性差异及垂向形变量在我国东北部和西部新疆地区为最大,大气负荷效应改正可使GPS垂向精度进一步提高。      

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。     

日本INSAR和重力测量技术的最新进展

根据 2 0 0 0年 6月在日本举行的 2 0 0 0年西太平洋会议获取的信息 ,较详细地介绍了日本近年来在 INSAR和重力测量技术领域的最新进展 ,及其在监测火山、地震、地壳形变、冰流场、绘制海洋潮汐负载形变图、测量月球形状和月球重力场等大地测量、海洋和地球物理中的应用。     

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。     

中国大陆强震孕育过程关联的地壳形变及孕震晚期逼近发震过程识别问题

基于地壳形变观测研究,概略回顾了中国大陆地壳形变时空动态特征及其与强震活动的关系、与强震孕育过程关联的多尺度地壳形变动态特征,以及震前各类形变异常信息提取方面的进展和认识。目前能给出明确时间尺度（10年和更短）强震预测的地壳形变有效依据仍不足,需有效识别孕震晚期强震源逼近发震的过程,推进中国大陆强震预测在较短时间尺度的进展。结合几次强震前全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)观测到的较显著的地壳形变转入非弹性变形状态的分析,讨论了在观测技术已取得显著进步条件下,逐步实现对孕震晚期强震源逼近发震过程有效识别的可能性及相关问题。     

六、P24测量仪器

CH950383Kern Mekometer ME5000的开发及其特种精密工程测量中的应用/孔祥元,郭际明(武汉测绘科技大学)∥地壳形变与地震/《地壳形变与地震》编辑部.—1993,(增刊).—51～56着重介绍用袖珍微机控制 ME5000实现测程扩展的原理、方法和某些实验结果。重点介绍了为该仪器外业边频同测面研制的 MAF—1型精密     

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。     

大地测量联合反演理论和方法研究进展

综述了10多年来国内外大地测量反演问题研究的成果及最新进展，特别是大地测量联合反演模型、大地测量联合反演算法以及大地测量联合反演理论和方法在研究地壳运动、地球构造等中的应用成果，讨论了联合卫星测高、声纳测深及海洋激光雷达遥感信息反演海洋环境参量，联合INSAR、GPS和水准资料反演研究地壳运动和联合各种观测数据反演研究地球内部构造问题。随着科学技术的发展，大地测量联合反演理论和方法研究将在监测全球变化、防灾减灾、发展地球科学理论方面取得更大进展。     

多面函数拟合在地壳水平运动研究中的应用

多面函数拟合法已被应用于地壳垂直形变模型的分析中。利用这一曲面拟合理论成功地研究了地壳水平形变模型。详细推导了相应的公式。为本方法的进一步研究与应用提供了几点启示。     

空间网联合处理中地壳运动参数的引入

本文阐述了空间大地网联合处理中的地壳运动模型的建立方法，并在此基础上提出了非均匀形变，均匀形变，体应变和刚体转动的识别方法，文中以我国现有空间大地网的模拟数据，结合中国大陆地壳构造进行了试算。     

地壳形变分析中几个问题的讨论

在有关地壳形变分析的文献中,存在着一些值得商讨的问题。本文从理论上並通过实例回答了1)直接用观测值来估计变形参数还是用位移来估计;2)监测网的平差方法是否影响所估计的变形参数;3)现有的方法把位移场投影到断层线上来计算变形模型参数是否合理。     

球多面函数的福建地区水平形变特征分析

针对福建省东南沿海GNSS观测较少,缺乏对其地壳水平形变特征研究的问题,提出了在球坐标系下构建多面函数模型,并以此建立了福建省东南沿海地壳水平形变场。分析了现今我国大陆东南缘海西地区地壳运动基本趋势以及福建区域块体内部相对变形特征。实验结果表明,该区域的地壳形变驱主要受到菲律宾海板块与印度板块的联合作用。区域块体刚性运动特征明显,相对运动差异较小。区内分布的一组NE和NW向断裂共同控制了该地区的第四纪地形地貌演变与构造活动。     

GPS在鞍山市城区地壳形变监测中的应用

GPS作为全球卫星定位系统已经成功地应用于军事、交通、大地测量、地壳形变监测等方面。本文所要研究的是将GPS技术应用于地壳形变监测中所采取的测量方法及精度分析。     

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。     

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.     

基于GPS资料采用数值流形拟合川滇地壳运动速度场

利用国家重大科学工程中国地壳运动观测网络的两期GPS观测值得到川滇区域内测站的速度。以这些速度为约束，基于数值流形模型拟合了川滇地区的速度场。它很好地结合了块体内部的连续变形和块体间的非连续变形。较非连续变形分析模型，地质构造速度模型和配置拟合模型等更真实模拟了地壳运动速度场，为相关地学研究提供了很好的基础。