中国大陆地壳现今运动的GPS测量结果与初步分析

利用中国大陆及周边地区 1991～ 2 0 0 0年间一系列全球定位系统 (GPS)观测资料 ,计算了 340个GPS站点的位移速率 ,得到了统一的中国大陆现今地壳运动速率场。这些站主要集中于青藏高原及其周缘的喜马拉雅、川滇、河西走廊、阿尔金、天山 ,以及华北、福建东南沿海等主要构造活动区。固定测站速率精度优于 1mm/a ,流动测站速率精度优于 3mm/a。根据GPS结果对中国大陆现今地壳运动的状况进行了分析。     

基于2000国家大地坐标系的中国大陆速度场获取

2000国家大地坐标系(CGCS2000)不具备速度场信息,不能完整表述中国地心坐标参考框架的动态性和现势性,因此,有必要基于CGCS2000建立中国大陆速度场模型。介绍了基于CGCS2000中国大陆速度场获取的方法;利用2000~2010年国家GPS连续运行站及国际IGS站的大量重复观测数据,获得了高精度GPS连续运行站点位成果及速度场成果,发现点位水平方向的精度优于±2mm,垂直方向的精度优于±3mm;速度场南北方向精度优于每年±1.6mm,东西方向精度优于每年±1.8mm;研究了11年来国家GPS连续运行站的变化趋势及变化量,获得了各个站点的运动趋势,并与中国地壳运动观测网络重合点进行分析比较,发现其差异较小,证明了计算结果的可靠性和可行性,说明CGCS2000为速度场模型的建立可提供高精度数据。     

利用基准站观测资料确定GPS卫星轨道

介绍了目前国际上GPS卫星定轨现状、定轨工作原理和计算所采用的方法。利用中国地壳运动观测网络基准站的观测数据，进行自主星历的计算，获得了GPS卫星的轨道信息并进行了结果的精度分析。研究了基准站的选取，讨论了精度较高、计算用时较少的基准站选取方案。由该网络得到的自主星历的精度在0．4m以内。     

中国大陆东南边缘海现时地壳运动与地震动力学综合研究

在东亚大陆动力学和西太平洋动力学背景下 ,定量研究中国大陆东南边缘海的现今区域地壳运动、动力学及地震危险性。基于 1994～ 1998年福建 -台北网、中国大陆网、台湾 -吕宋 (菲律宾 )网和东亚大陆及西太平洋的 IGS网等 4种不同空间尺度的 GPS测量结果 ,结合近 10 0年来的强震震源机制解、近 2 0余年来跨断层形变网、精密水准网、激光测距网及原地应力测量等结果 ,以及地球物理数值模拟与地质学成果 ,通过对多层次构造运动的分析、多学科结果的互验互补和整体综合研究 ,获得如下结果 :( 1)本研究区同时存在陆、海相互对进的两种地壳水平运动 :大陆东南沿海 11～ 12 mm/ a向东南、海洋对大陆 3mm/ a向西北以及台湾东海岸 53mm/ a向西北的运动 ;( 2 )台湾岛可能存在着以 2 4°N附近为其旋转轴的右旋运动 ;( 3) GPS和地形变测量求出现今区域应力场主压应力方向为 NW( NWW)向 ,与不同时间尺度的地震学和地质学结果一致 ;( 4 )观测与数值模拟共同证实 ,印度板块和菲律宾海板块对欧亚板块的联合动力作用是导致本区上述地壳运动的原因 ;前者导致的地壳运动速度比后者约大 4倍 ,但前者仅导致准均匀场 ,而后者则可产生变形局部化过程的非均匀场 ,从而为强震孕育提供动力 ;( 5)菲律宾海板块在台湾东侧对欧亚板块     

流动GPS观测资料能否用于地壳垂直形变监测？——以中国大陆为例

长期GPS连续观测可获取高精度的垂直形变速度场,但多期GPS流动观测资料能否用于地壳垂直形变监测尚不明确。本文首先对中国大陆260个陆态网络基准站和2 000个GPS流动站1999~2019年的观测资料进行高精度统一处理,获得各站点的时间序列和速度场,对筛选出的226个基准站和226个流动观测站的垂直形变速度场进行比较分析。结果表明,95%的连续GPS观测站的垂直形变速率误差小于0.5 mm/a,约50%的流动GPS观测站的垂直形变速率误差大于1 mm/a,约40%的流动站与连续站的垂直形变速率残差值大于2 mm/a,且约50%的流动GPS站点的垂直形变趋势与连续站不一致。西部地区的流动GPS观测站的垂直形变监测精度比东部高,这可能与东西部的观测环境和站点稳定性存在差异有关。对GPS连续站和流动站的垂直形变速度场的精度和残差进行分析认为,中国大陆流动GPS观测资料不适用于监测垂直形变小于2 mm/a的地区。     

中国大陆水平地壳运动的数学模型

在获得中国区域1000个实测GPS台站速度场的基础上,利用多面函数法、滑动欧拉矢量法和滑动弹塑性模型法建立了中国大陆水平地壳运动模型,统计表明3种方法外部符合精度2～4mm/a,模型互差精度约为3mm/a。     

中国地壳运动观测网络基本网观测精度研究

“中国地壳运动观测网络”于1998～2002年开展过5次基本网GPS联测。利用GIPSY软件处理结果进行的统计分析表明：基线定位水平分量精度为2～5mm，垂直分量为7～15mm；基线变化的水平分量测定精度为0．5mm／a，达到了流动观测的最高水平。分析基线定位误差发现：固定误差是目前相对定位的主要误差；与基线长度有关的比例误差对于水平分量而言，基本可以忽略。对速率的统计分析说明：至少4年观测间隔，才有可能获得比较精确、可靠的测站速率结果。     

乌鲁木齐南山GPS跟踪站观测资料精度分析

乌鲁木齐天文站于2001年按照国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”基准站的要求,在乌鲁木齐南山站建立了GPS跟踪站(GUAO：GPS station of the Urumqi Astronomical Observatory),现已加入IGS网,并向IGS发送GPS观测资料。利用GAMIT软件,采用有基准算法对新建GPS跟踪站的观测资料进行了归算和精度分析,首次获得了该站在ITRF2000中毫米级精度的地心坐标。     

中国大陆整体无净旋转基准及其应用

通常分析中国大陆水平位移（运动）场所采用的参考基准均是相对于欧亚板块的。这个基准对于分析中国大陆的整体运动及其与欧亚板块运动的关系等是合适的，但在研究中国大陆内部及其周边地区的相对运动时，上述基准就不是很恰当。以“中国地壳运动观测网络”1000余个GPS测站的复测资料（1999～2004）为基础，利用数值逼近理论等方法，给出了中国大陆整体水平运动的旋转参数及其一级块体的旋转参数，并用实际应用算例给予说明。     

中国地壳运动观测网络GPS观测方案优化研究

中国地壳运动观测网络GPS区域站采用了严格同步环、连续4天、高站点重复率的观测方案，为了优化观测方案，以青藏块体东北缘GPS区域网1999年和2001年观测资料为例，对区域GPS观测方案进行了对比试验和分析。结果表明：①同步环连续3天和连续4天观测的基线重复率和站点速度结果基本一致，可以采用站点连续3天观测的方案；②异步环有站点重复观测与无站点重复观测对比，站点速度差别很小（亚毫米级），优化观测时可以大大降低或取消异步环站点重复率；③同步环整体解算（带IGS站）与环内站点单独触算（带IGS站），其站点速率差异可达1mm以上，因此优化观测时还应尽量采用同步环观测方案。     

中国大陆现今垂直形变特征的初步探讨

利用GPS观测资料进行大范围的垂直形变特征研究是本文研究的重点。通过网络工程基准站和基本站的GPS观测资料，绘制了中国大陆的垂直速率等值线图像，并对中国大陆垂直运动特征进行了定性的分析，结果表明：中国大陆垂直运动在70％以上的区域表现为沉降运动，在青藏高原和除北京外的整个华北块体及燕山块体的垂直运动表现为隆升的趋势。中国大陆西北和东南、西南和东北的整体垂直运动呈一种斜对称状态。对基于GPS观测所得的等值线图与基于水观测所得的等值线图进行了比较，比较结果显示，除了华南块体外，二者在整体趋势上比较一致。     

青岛市连续运行基准站系统（QDCORS）稳定性分析

采用GAMIT/GLOBK软件,联合16个IGS站,处理青岛市连续运行基准站系统（QDCORS）2014~2015年2 a的观测数据,获取ITRF2008下区域网解,并进行坐标时间序列分析,得到QDCORS基准站总体位置变化趋势与周边陆态网站点一致,水平速度33.66 mm/a,方向为E19.62°S;通过固定1个基准站为参考,求得其他基准站的水平相对速度在1 mm/a左右,垂直相对速度低于5 mm/a。结合基准站周边环境情况分析异常站点的成因,初步确定造成QDCORS基准站异常的主要因素是多路径效应、工程施工。     

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GPS观测量与地震矩张量联合反演地壳水平运动速度场的方法

借助于地震应变率，建立了地震矩张量与地壳水平运动速度的关系；以ＧＰＳ网的边长为观测量，建立了边长变化率与地壳水平运动速度的关系。将表达水平速度的转动函数的分量展成麦克劳林级数，建立了以地震应变率和ＧＰＳ边长变化率为观测量，以转动函数的麦氏级数系数为待定系数的矛盾方程组。最后，讨论了联合求解的方法。     

规模GNSS网数据处理一体化方案与中国大陆水平格网速度场模型构建研究

针对当前大规模GNSS网在数据预处理、组织管理、基准站选取、处理策略、分区方案、质量检核与评估以及现有研究中速度场模型数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题,首先基于2011~2017年陆态网260多个连续运行基准站的观测数据探讨大网解算的一体化数据处理流程,给出适用于大规模GNSS网数据处理的优化原则与质量评估方案,并着重分析不同的数据解算成果评估策略,其对大规模GNSS站网的高精度数据解算具有借鉴和参考意义;然后基于解算得到的ITRF2014框架下高精度速度场成果,采用克里金插值构建中国大陆水平格网速度场模型,并利用国内IGS站和陆态网区域站的精确速度值,对格网内插结果进行外部检验,结果表明,东、北方向速度残差的平均误差和中误差均小于2 mm/a,验证了模型的准确性、可靠性、简便性与现势性。     

新疆富蕴地区近五十年形变场研究

根据20世纪50～60年代高等级三角测量资料和2004～2005年GPS复测数据,计算了新疆富蕴地区近50年的区域形变场。结果表明:富蕴断裂带中部的相对位移最大,约300mm,中误差约为60mm,平均形变速率最大达6mm/a;不管是采用GPS分析得到的断裂长期滑动速率(2mm/a)还是采用地质资料得到的滑动速率(4mm/a),根据弹性应变积累模型,扣除断裂长期构造运动的影响后还有较大的剩余形变场。富蕴地区近50年的区域形变场可能是地壳长期构造运动和强震(例如1931年富蕴8级地震)震后粘弹性松弛共同影响的结果。     

参考框架选取对连续GPS网测站坐标时间序列分析结果的影响

针对中国大陆构造环境监测网络（CMONOC）坐标时间序列分析,研究选取3种不同空间尺度的参考框架以及考虑不同相似转换参数对测站速度场、年周期项及残差时间序列的影响。结果表明,对于中国大陆这样大范围、长时间连续观测的GPS网,采用全球框架坐标时间序列分析结果更加稳定,对转换参数选择不太敏感;但采用区域框架,特别是接近研究区域的小区域框架能够反映出更显著的区域形变特征,对于进一步研究其动力学机制是有利的。     

Modern movement and deformation in the South China Sea shown by GPS measurements and numerical simulation

To better understand the crustal deformation of the South China Sea Basin, we produce a mechanically consistent 2-dimensional model for observing regional velocity field in the South China Sea (SCS). We studied the dominating regional tectonic stress field by geodetic measurements and finite element analysis, the spatial variations of velocity field and strain field, and relative movements among different blocks, using a 2-dimensional model describing crustal deformation of the South China Sea Basin. Strain results show that the SCS is extending at present. The western part of SCS is opening gradually in NWSE direction from its northern margin to the south, but the eastern part of SCS is opening gradually from its central part to the north and south. In addition, we analyzed the plate kinematics to the deformation of the SCS, using a two-dimensional finite element model. Our simulations results are well explained by available geodetic data. The movement of SCS is resulted from interactions among Indian Plate, Pacific Plate, Philippine Sea Plate, and Eurasian Plate.     

利用GPS资料求解中国大陆应变场的新方法

探讨利用边长变化方法解算区域应变场,并用该方法对1999-2001年中国大陆及周边区域网GPS测站边长变化量进行分析,给出了该期间的中国大陆应变率场变化.分析结果表明:对大范围、密集的GPS测站的边长变化量进行连续变形分析,既能揭示中国大陆地壳应变的总体分布,又能显示局部地区的构造获得.总体上,中国大陆构造的水平变形强...     

顾及板块内部形变的抗差估计异常测站筛选方法及应用

采用块体运动的整体旋转与线性应变模型（RELSM）描述块体内部形变，利用具有高崩溃污染率的抗差估计方法，对中国大陆构造环境监测网络在环渤海区域的GPS观测速度场数据进行测站筛选及拟合分析。结果表明，本文方法不仅能较好地兼顾块体整体运动的平滑性和局部构造运动的差异性，还能抑制粗差的影响，可获得较好的速度场拟合结果。