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。     

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。     

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。     

利用PoPS软件处理分析南口形变监测网的资料

本文利用PoPS软件处理了北京南口形变监测网1989年10月用WM101单频GPS接收机观测的资料及1988、1989年地面精密激光测距平差后的资料,介绍了GPS数据的筛选方法,分析了该网GPS观测结果的精度。通过三期观测结果的对比,有力地说明在小网中单频GPS测量精度至少可达到与地面测量结果相当的精度,表明在短距离水平形变网的监测中采用单频GPS接收机进行观测是可行的。     

用GPS监测西安市南郊地壳形变

介绍了用GPS监测到的西安市南郊的地壳三维形变，并与1990年前后的传统测量结果相比较，分析了西安市的地壳形变特征。结果表明：西安市南郊地面沉降速率有所减慢，但水平形变显著。观测结果与颗粒位移模型(GDM)模拟的结果具有较好的一致性，说明导致地面形变的主要因素为过量抽取地下水。     

阿尔金断裂乌尊硝段的现今活动速率

利用GPS和水准观测资料 ,对阿尔金断裂的现今活动速率进行研究。阿尔金断裂西段的活动水平普遍高于东段 ,水平分量存在自西往东减弱的趋势。乌尊硝段左旋走滑的断错地貌极为发育。GPS测量表明乌尊硝段断裂相对左旋运动 ,目前最大的走滑速率是 (9± 5 )mm/a ,和东段安南坝附近的观测结果一致。水准测量反映断裂附近并无明显抬升 ,垂直断裂的最大水平缩短速率在 (3± 1)mm/a以下 ,说明阿尔金断裂现今仍以水平运动为主     

江苏省近期形变特征分析

利用江苏省内GPS连续站基线时间序列分析江苏省整体形变状态,由GPS流动站观测资料计算应变率场,并根据跨断层流动水准资料得到郯庐断裂带江苏段和茅山断裂垂直形变速率,根据以上结果研究江苏省主要断裂2011~2015年的形变特征。结果表明,江苏省受控于挤压应力场作用,大部分区域应变方向为东西向;郯庐断裂带江苏段处于南北向拉张挤压梯度带,垂直形变速率处于正常活动水平;茅山断裂的水平和垂直观测结果均反映出该区域为拉张性质。     

GPS约束下陇西地区断裂带现今滑动速率的非连续接触模拟研究

以中国地壳运动观测网络1999、2001、2004和2007年4期GPS观测数据为边界条件，使用非连续接触有限元技术构建陇西块体二维有限元模型，在摩擦系数不确定性分析基础上，计算区内主要断裂带滑动速率。结果表明，现今地壳形变运动状态下陇西块体的北东向运动在海原断裂附近受到鄂尔多斯块体、阿拉善块体阻碍，陇西块体周缘的海原断裂带、老虎山断裂、西秦岭北缘断裂呈现左旋走滑特征，滑动速率为3.5 mm/a、2.2 mm/a和1.9 mm/a，说明在青藏高原推挤作用下以上关键部位正在进行快速的构造应变积累。     

2015年尼泊尔Mw7.9地震震前断层闭锁与同震位移特征分析

对尼泊尔震前的GPS水平速度场进行融合处理,获得跨喜马拉雅中东段沿N15°E方向的GPS水平速度场剖面。采用弹性半空间矩形位错模拟反演,结果表明,尼泊尔地震前喜马拉雅主前缘断裂带存在浅部闭锁,深部无震蠕滑,闭锁深度为22.5km,蠕滑段滑动速率为19.0mm/a,断层倾角为10°。GPS观测的同震形变场揭示了尼泊尔地震引起的地壳形变特征,最大同震位移位于尼泊尔境内的KKN4,该站向南移动1.89m;地震还在我国藏南地区造成最大0.54m的永久形变。距离震中400km以外GPS观测到的同震形变微弱,在误差范围之内。依据GPS同震水平位移在N15°E方向的位移剖面,采用矩形位错模型简单模拟了尼泊尔地震的同震破裂。结果显示,GPS同震位移剖面可以用喜马拉雅冲断带前缘主断裂(MFT)以北的基底低角度逆断层引起的弹性位错模拟,浅部的主前缘逆冲断裂、主边界逆冲断裂和主中央逆冲断裂等分支并没有破裂。     

甘宁青地区现今构造形变异常与地震

通过对甘宁青地区大地垂直形变，断层形变和GPS水平形变测量资料的处理分析。结合地质构造和有形变资料积累以来本区域多次中，强地震活动，对本区现今构造形变异常与中强以上地震蕴育的一些特征进行了初步研究和探讨。结果表明：（1）甘宁青监测区主要断裂附近构造形变相对强烈；垂直差异运动强度和变形态势随时间演变，水平运动变形呈明显的挤压走滑特征。（2）本区构造形变与地震蕴育的主控应力来自青藏块体持续NE向挤压运动；构造形变和地震活动的时空分布演化与块体活动及区域构造应力场动态演化密切相关。（3）区域构造块体边界地带出现的异常隆起与高梯度形变带及显著的断层形变异常，是蕴育中，强震的标志，但地震并不一定发生在幅度最大的部位，而往往发生在断层形变异常呈现“趋势积累－加速－转折”变化特征的地段及附近，在此基础上，对研究区强震危险性进行了初步预测。     

湖北地区现今GPS形变特征研究

选取中国地壳运动监测网络1998～2018年GPS观测数据,基于插值法计算湖北地区的形变和应变特征。初步研究结果表明,湖北地区地块运动稳定,无明显的形变梯度带,水平运动方向为东向微偏南,速率为5～9 mm/a,平均值为6.2 mm/a;垂直速度场平均值为-0.96 mm/a,以下降运动为主。面膨胀率结果显示,湖北地区具有4个面膨胀高值区和4个面挤压高值区。最大剪应变率场显示,在湖北中部地区形成一个高值环形带,湖北历史地震主要发生在应力应变高值区边缘带。巴东和秭归小震频发与长江三峡水库水位反复加卸载有关,GPS形变和应变无明显对应特征。     

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基于GPS和水准资料的拉脊山断裂带西段地壳形变研究

利用拉脊山地区1983~1995年水准资料,结合1999~2007年、2009~2014年GPS数据对拉脊山断裂带西段进行三维地壳形变分析。拉脊山断裂带西段垂直运动速率约为1±0.5 mm/a,表明该段处于隆升状态;与GPS数据显示出的水平挤压一致,拉脊山地区仍处于地壳水平挤压缩短状态,2008年之后断层两侧差异运动更加明显,地壳缩短速率增加并表现出明显的左旋走滑分量,与卫星影像解译和野外地质地貌调查结果一致。拉脊山断裂西段受挤压环境控制下的构造变形现今仍在持续进行,同时受全新世活动的日月山断裂右旋挤压应力影响。该地段是地震孕育的敏感部位,应该引起关注。     

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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。     

三峡工程万州库区高切坡变形监测预警研究

结合三峡库区高切坡监测工程技术特点,选用GPS和全站仪综合运用方式实施万州高切坡变形监测预警,并采用首级GPS控制网一二级工作基点网一三级变形监测网分层布网的组网方式实施监测.监测数据解算结果表明,监测网布设合理,监测精度高.     

长江三峡工程库首区InSAR测量的初步研究

正在进行的长江三峡水利枢纽工程将建成世界上最大的人工水库 ,已有的研究表明 ,高坝水库有可能诱发中强地震。合成孔径雷达干涉测量 (InSAR)已成为测量地球表面变化极具潜力的技术。对欧洲遥感卫星ERS - 1与ERS - 2的SAR数据的初步分析表明 :只要时间跨度不太长 ,在有植被覆盖、地形起伏较大的山区亦能获得较为理想的干涉图像。结合三峡地壳形变监测网络 ,利用InSAR技术完全有希望识别三峡工程蓄水过程的地表变形