区域地壳结构差异对GRACE-FO反演中国近10个月陆地水负荷垂直形变的影响

利用CSR、JPL、GFZ三家机构最新发布的新一代重力卫星GRACE-FO（GRACE-Follow On）时变重力场模型揭示2018-06~2019-05我国陆地水储量随时间演变的时空特征,研究利用Hard与PREM模型分析区域地球结构差异对GRACE-FO重力数据反演我国近10个月陆地水负荷垂直形变的影响。结果表明,60阶径向负荷勒夫数的相对差异为-4.267%,前60阶垂直负荷形变最大差异位于云南一带的澜沧江流域地区,幅值约为0.7 mm/a。因此在使用GRACE-FO重力卫星数据估算中国大陆地表垂直负荷形变时,区域地球结构的影响不容忽视。     

基于CORS的高程参考框架的动态监测与维护

通过InSAR技术对山东省地表形变监测发现,黄三角、鲁西南等地区地表沉降明显,这些地球形变的发生,使测绘基准成果的可靠性变差,严重影响了测绘基准的应用服务。高程参考框架本身也是动态的,开展高程参考框架的动态监测与维护是必要的。通过对CORS站网2015—2019年的连续观测成果进行精细处理,2019年开展对CORS站、B级和C级点、水准点进行二等水准观测,通过2015年、2019年两期水准成果检核CORS站点正常高值,探索出一种基于CORS实现对大地高程参考框架的动态监测与维护的新方法,通过研究还发现,大多数水准点发生了沉降,少数水准点发生了抬升,CORS和水准的数据成果也验证了InSAR对地表形变的监测结果。     

大气负荷变化对CORS位置影响分析与其移除研究

利用全球大气模型和CORS位置时间序列数据，基于负荷形变理论，采用球谐系数法计算大气负荷变化对CORS位置地壳形变的影响。结果显示，对研究区CORS位置垂直方向影响为-15.9~13.2 mm，水平形变影响为0~2.7 mm。根据移除大气负荷对CORS影响前后序列的RMS值变化可知，移除大气负荷影响对CORS时间序列水平方向改善较小，垂直方向改善明显；根据最小二乘方法计算研究区大气负荷变化对地壳垂直方向的形变导纳值（回归系数）为-0.7~-0.43 mm/hPa。本文研究方法和成果对分离修正CORS中大气负荷影响具有借鉴意义。     

融合CORS网与时序InSAR研究北京地区地面形变

为提高地面形变监测的时空分辨率以及监测精度,采用CORS网与时序InSAR监测相融合的方法,对北京地区2018～2020年地面垂直方向形变进行研究。首先在InSAR监测量中去除极浅地表影响;然后对CORS站数据进行低频重构;最后以CORS网为基准,对InSAR监测时序进行整体平差,获得融合形变结果。结果表明,融合CORS网和InSAR监测能有效利用CORS网连续观测的优势,获取连续一致的高时空分辨率形变结果,融合方法在构建高分辨率与高精度地面形变时间序列中具有一定优势。在地面垂直方向上,朝阳区、通州区、大兴区中南部地面沉降最为明显,最大年平均形变速率达到-90 mm/a;昌平区中西部、海淀区西部、门头沟区东部等地存在较为明显的抬升,年平均形变速率约为10～20 mm/a;其他地区地面年平均形变速率约为-10～10 mm/a,相对变化较小,较为稳定。     

联合GPS和GRACE数据分析陕甘宁地区地表垂直形变

采用甘肃省CORS网和中国大陆构造环境监测网络中共48个台站的GPS观测数据，解算得到观测台站的垂直位移，并与GRACE时变重力场Mascon模型解CSR RL05M数据计算得到的垂直形变进行比较，分析区域地表垂直形变特征。结果表明，研究区内台站垂直形变存在局部特征，甘肃庆阳和平凉地区垂直形变与其他地区存在明显差异，相关系数、均方根减少量和周年信号减少量均高于其他地区；扣除趋势项后，观测台站GPS垂直位移与GRACE垂直形变时间序列相关系数均值为0.72，GPS和GRACE周年信号振幅均值分别为6.00 mm和3.70 mm，周年信号减少量和均方根误差减少量均值分别为0.51和0.29；研究区内GPS垂直位移和GRACE垂直形变时间序列一致性较强，GRACE垂直形变能有效解释50%以上的GPS垂直位移周年信号，GPS垂直位移时间序列包含的非构造形变中平均约29%来源于环境负载变化所引起的负荷形变。     

大气负荷效应对浙江地区的影响分析

利用全球大气模型及浙江地区气象站数据，依据大气负荷理论，采用移去-恢复法计算大气压引起的区域负荷形变场及重力场变化。结果表明，在浙江地区大气负荷引起的垂直形变达12.1 mm，产生的地面重力变化超过12 μGal，对水平形变及垂线偏差影响较小，且大气负荷具有明显的年周期及季节性变化规律。     

地质灾害GPS实时监测预警系统关键技术探讨

利用GPS形变监测、一机多天线(GMS)及CORS等技术,探讨基于GDCORS的GPS监测数据的实时处理、灾害因子分析、灾害趋势分析等关键技术,用于高精度滑坡形变在线监测研究和应用。通过系统设计与集成,开展地质灾害隐患点滑坡地表形变远程动态监测示范站建设,为地质灾害发生的可能性分析与预报提供科学依据。     

地质灾害GPS实时监测预警系统关键技术探讨

利用GPS形变监测、一机多天线(GMS)及CORS等技术,探讨基于GDCORS的GPS监测数据的实时处理、灾害因子分析、灾害趋势分析等关键技术,用于高精度滑坡形变在线监测研究和应用。通过系统设计与集成,开展地质灾害隐患点滑坡地表形变远程动态监测示范站建设,为地质灾害发生的可能性分析与预报提供科学依据。     

大气负荷对新疆地区地壳形变和地面重力变化的影响

基于ECMWF全球大气模型和中国地面气候资料日值数据集中新疆及周边的气象站气压数据，根据弹性地壳形变理论，采用移去-恢复法，利用负荷格林函数法和球谐函数法，计算新疆及周边区域2011~2015年大气负荷变化对地壳垂直、水平形变的影响，同时采用大气导纳方法计算大气变化对地面重力的影响。结果表明，大气负荷对新疆地区垂直形变的影响达到cm级，对地面重力的影响可达10 μGal；大气负荷影响具有明显的季节性。     

多轨道时序InSAR拟稳基准平差方法研究

以我国重点沉降区(华北平原)为研究区,分析多条相邻轨道InSAR监测结果中入射角差异、形变参考点差异和大气相位差异的影响,通过引入拟稳基准平差方法,综合考虑水准基岩点、InSAR形变参考点、CORS站等因素选取拟稳点,对研究区InSAR监测结果进行稳定性分析。采用拟稳基准平差方法对时序InSAR监测结果进行整体平差,实现大范围多轨道InSAR垂直形变场基准统一。基于InSAR相邻轨道重叠区多余观测值对平差结果进行内符合精度检验,拟稳基准平差后平均误差优于5 mm,中误差优于9 mm;基于CORS站垂直位移监测结果对平差结果进行外符合精度检验,两者吻合程度较好。     

基于TCP-InSAR的采动区铁路动态沉降监测与时序分析

为高效获取采动区长时间序列形变，监控煤炭开采对矿区铁路的影响，研究一种基于TCP-InSAR(temporarily coherent point interferometric synthetic aperture radar)的采动区铁路形变监测方法。该方法根据时间序列SAR影像间的相干性，选取临时相干点构建Delaunay三角网，并通过离群值探测去除具有相位模糊度的TCP间的弧段，最后采用最小二乘解算得到区域地表变形。实验使用2016-10~2017-04时间段内的15景Sentinel-1A数据，利用TCP-InSAR技术获得某矿区的铁路形变。结果表明，受采动影响，该时间段内铁路最大下沉值为95 mm，最大倾斜坡度为0.37‰。利用TCP-InSAR技术可实现采动区内铁路长时间的动态形变监测。     

GPS形变监测网起算点坐标对水平形变的影响

利用首都圈ＧＰＳ形变监测网的资料,用伯尔尼软件计算并分析了大规模ＧＰＳ地形变监测网中起算点坐标误差对水平形变计算结果的影响,给出了３种典型图形。利用速率动态平差结果,分析了不同固定点的情况下,ＧＰＳ形变监测网的点位位移中误差的分布特点。     

三峡二期工程蓄水后的垂直形变场

根据三峡地区的数字高程模型(DEM)，模拟三峡二期工程蓄水位达到135m后的水体负载，利用Farrell提出的质量负荷产生的地球形变理论，推算三峡水库水位达到135m后整个库区的垂直形变，与三峡库区GPS形变监测网获得的蓄水前后的垂直形变图像进行对比分析，结果显示：在三斗坪-巴东库段，两者中都出现了3个相同的、明显的垂直形变集中区。在三峡大坝附近，模拟结果比观测结果大8～15mm，说明坝址附近的花岗岩具有较强的刚性；而在香溪，模拟结果比观测结果要小23mm，且GPS观测到长江两岸的垂直变化差异达到22mm，说明该段地质构造的特殊性和复杂性。综合分析表明，三峡大坝坝址所在地的地质构造和地壳是稳定的。     

长江三峡库区地震地形变监测研究

三峡地壳形变监测网络结合空间大地测量(GPS、InSAR)和传统大地测量的优点，在1998年以来的三峡工程建设期间和2003年水库首次蓄水中获取了大量监测成果。结果显示库区地壳运动的基本图像：垂直形变较为显著，主要来自因蓄水荷载而产生的形变，水平形变不明显．库区主要断层的活动性在蓄水期间有明显加强迹象。水准测量反映从1998年首期观测至2003年10月首次蓄水后的库区垂直位移．沉降范围较大；GPS给出了2003年蓄水前后库区的垂直位移，形变的范围主要集中在水库近岸区域。水准测量与GPS观测反应的垂直位移的量级基本一致，沉降的最大幅度在3～4cm左右。水准监测、GPS观测与重力监测结果有一定的对应性。从地壳形变监测与研究结果分析，近期负荷改变而诱发中强地震的可能性不大。     

GNSS水汽层析的约束条件方程变权代数重构算法

基于传统代数重构算法（algebraic reconstruction technique, ART）提出一种约束条件方程变权的代数重构算法(variable weight algebraic reconstruction technique, VWART),利用2019-08香港地区CORS网GNSS观测数据进行实验,选用京士柏探空气象站探空数据进行验证分析。结果表明,相比于传统代数重构算法,变权代数重构算法的精度、稳定性和可靠性均有所提高。以探空数据为例,其RMSE降低20.334%;在不同程度降水条件下,变权代数重构算法反演的垂直水汽廓线分布均优于传统代数重构算法。     

高分辨率SAR数据在河北省城市形变监测中的应用

针对传统形变监测难以在短时间内进行大面积形变监测的问题,结合基于时间序列的雷达差分干涉测量(PS-InSAR)技术,以TerraSAR-X数据为例,重点研究了高分辨率SAR数据在城市地表形变监测中的应用,并对石家庄市、沧州市城区进行了监测,使用了2013年和2014年间各37景数据,采用了SARPROZ软件进行数据处理。实验结果显示,在石家庄市和沧州市各有三处较大形变区域。根据历史水文地质数据资料对比显示,产生形变的区域主要为地下水漏斗区域和大型建筑施工区域。在对石家庄市的分析结果中还发现,由于建筑施工造成了高铁沿线周边区域的较大沉降。此外,经过与沧州市历史沉降资料对比发现,传统沉降区已得到了有效的控制。总体而言,高分辨率SAR影像差分干涉技术为城市大面积地表形变分析提供了一种行之有效的监测手段,对传统沉降区的持续监测、高铁运行、地铁施工建设等具有重要参考意义。