欧拉参数的选择对小范围应变率场求解的影响

对比论证了不同欧拉矢量在小范围块体上对应变率求解的影响,并以安徽区域为例,得出了在相对小块体上求解应变率场后,由块体本身求得的自适应欧拉矢量比利用NNR-NUVEL1A提供的欧亚板块欧拉矢量更能反映其区域块体内部应变的结论。自适应欧拉矢量大大减弱了其所在块体的相对速度系统差,有效去除了其跟随大板块背景场的运动趋势,在有条件求得其自适应欧拉板块参数时,比利用大板块的欧拉矢量效果更好。     

利用空间技术建立绝对板块运动模型

利用欧拉定律和ITRF2005的速度场,给出了全球板块运动模型ITRF2005VEL,并计算了全球地壳旋转总角动量之和。采用离散的Tisserand条件对实测的全球台站运动速度进行约束,建立了一个新的基于NNR参考框架的实测的绝对板块运动模型NNR-ITRF2005,并与地学模型NNR-NUVEL1A和ITRF其他序列建立的NNR模型进行了比较和分析。结果表明,从整体上来看,NNR-ITRF2005比较接近于NNR-NU-VEL1A,但个别板块由于测站较少、分布不均或者测站观测时间短对板块的约束不够等原因,使得这些板块的欧拉极与地学模型的偏差较大。     

板块运动几何模型的比较

基于空间大地测量数据建立板块运动的欧拉矢量具有更优的现势性。本文对其计算的3种几何模型进行了理论分析,并且利用IERS发布的ITRF2000速度场数据对上述3种几何模型进行了比较。结果表明,3种几何模型得到的板块运动的欧拉矢量具有统计一致性。但是,由它们得到的板块运动的欧拉矢量最大差异约1 mm/a,整体旋转量最大差异约0.2 mm/a,这对于高精度的大地测量和地球动力学应用影响显著。朱文耀等采用的几何模型更加合理,拟合精度更高,因而建议利用该模型进行板块运动欧拉矢量的拟合。     

现今板块运动模型的发展及其比较

从地质数据的不断完善到空间大地测量数据的广泛应用,现今板块运动模型的发展有了质的飞跃.评述了其现状与发展趋势;利用ITRF2005的速度场建立了一个完全基于现代空间大地测量实测结果的现今全球板块运动模型ITRF2005VEL,并与地质模型NNR-NUVEL1A进行了比较.结果表明,从整体上看ITRF2005VEL与NNR-NUVEL1A模型有较好的一致性,且较以往的ITRF序列的模型精度更高,但同时也存在着一定的差异性,这与观测台站、板块本身等相关因素都有关.     

基于ITRF2005框架的南美板块运动及形变分析

本文通过利用ITRF2005框架速度场以及IGS参考站近两年观测数据解算所得速度场对南美板块的运动及形变特征进行分析。结果表明,南美板块整体以约12.4mm/a的速率向北西方向运动,其欧拉矢量参数与NNR-NULVEL1A模型基本一致。形变特征表现为中南部区域西缘因纳兹卡板块俯冲向东凹陷,东侧受大西洋中脊海底扩张推力向西运动,东西向的挤压使其约以22mm/a的速度收缩并阻碍其北向运动。板块南端则受南极洲板块挤压向北西运动。     

基于GPS测量资料的环渤海区域地壳运动模型建立

针对建立区域性地壳运动模型的迫切需要,本文使用"中国大陆构造环境监测网络"GPS监测数据,利用欧拉矢量、局域欧拉矢量和最小二乘配置法三种方法建立环渤海地区地壳运动模型,对比分析各自的精度和特点,最后利用最小二乘配置方法建立了1°×1°环渤海地区速度场模型。实验结果表明:局域欧拉矢量的方法在小区域范围内,相对于欧拉矢量方法能更加有效地拟合插值点运动速度;最小二乘配置模型对比传统欧拉矢量建立的刚性模型,拟合精度更高。     

利用局域欧拉矢量法建立CGCS2000速度场模型

现有研究中,中国大陆速度场模型容易出现数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题。基于近7年的中国地壳运动观测网络工程连续运行基准站GNSS(global navigation satellite system)观测数据,解算得到高精度陆态网基准站点的点位坐标和速度场,并利用提出的局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型构建中国大陆格网速度场。相较现有的NNR-NUVEL1A(no net rotation Nubia velocity 1A)欧拉矢量模型与常用的速度场数值拟合模型,局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型的精度最高,其水平速度场拟合精度优于1.5 mm/a; 采用陆态网约1 800个区域站进行外部检核,结果表明,东、北方向速度差值的绝对值平均值分别为1.11 mm/a、0.90 mm/a,中误差分别为1.50 mm/a、1.35 mm/a。相较于整体三角网而言,局域三角网在大陆边缘地区的拟合精度更优,水平速度场的插值精度更高,平均可以提高约0.3 mm/a,且不易产生粗差。局部无缝Delaunay三角网反距离加权模型不仅考虑了邻近点的距离和方位信息,还可以刻画出更为精细的局部特征,同时克服了边缘地区整体三角网跨度过大以及二级块体边缘处三角网不连续的缺点。     

上海VLBI站相对于欧亚板块运动的测定与讨论

利用 1 988～ 1 996年共 8年的上海天文台 VLBI站与国际 VLBI站基线长度变化的精确测定结果 ,重新估计了上海 VL BI站的形变速率 ,证实了基于不同地球参考架系统对估计的上海站的运动有明显差异 ;基于最新的 ITRF96地球参考架和 Sillard等 (1 998)欧亚板块的欧拉矢量 ,估计得到上海站的地壳垂直形变速率为 -1 .95± 1 .0 2 mm/a呈下降趋势 ,水平形变速率为 1 3.5 5± 1 .2 0 mm/a,方位 77.5°± 4.5°;估计得到乌鲁木齐 VL BI站的地壳垂直形变速率为 -6 .0 8± 2 .77mm/a呈下降趋势 ,水平形变速率为 2 1 .87± 2 .5 2 mm/a,方位 45 .5°±6 .6°;进一步分别基于 NNR-NUVEL -1 A地球板块运动模型和 Zhang等 (1 999)的欧亚板块的欧拉矢量 ,得到与上述较一致的结果     

由GPS网融合得到的中国大陆及周边地区的地壳水平运动

提出将不同GPS网融合为一体的方法，实现中国大陆及周边地区高精度GPS网的融合，获得中国大陆及周边地区ITRF2000水平运动的速度场。在此基础上，得到了中国大陆及周边地区相对于具有整体旋转的欧亚板块的速度场和相对于具有整体旋转和均匀应变的欧亚板块的速度场。分析了中国大陆及周边地区速度场的基本特征，并探讨了该地区水平运动与变形的动力源。     

2000中国大地坐标系：中国大陆速度场

中国大地坐标系的定义,与国际地球参考系的定义一致。它的实现分两步完成：第一步,通过中国地壳运动观测网络（简称＂网络＂）、全国GPS一、二级网、国家GPS A、B级网和地壳运动监测网等在ITRF97框架内进行联合平差得到约2 600个GPS大地点在历元2000.0的一致坐标;第二步,通过处理＂网络＂的10年观测数据得到该网络1 070个站的速度,并进而用这些站的速度内插出其余约1 500个非‘网络’点的速度。本文致力于实现中国大地坐标系的第二步,即研究中国大陆速度场的确定,给出了中国大陆速度场的结果,提出了应用速度场的4种方法,即全局欧拉矢量法、局域欧拉矢量法、格网平均值法和块体欧拉矢量法,并从速度精度和使用方便角度分析比较各个方法的优缺点。附录中给出中国大陆3°×3°格网速度平均值,以备用户查用。     

基于VLBI、SLR和GPS实测数据的现时板块运动模型

采用空间大地测量技术 (VL BI、 SLR、 GPS)实测板块运动的最新数据 ,导出了全球 7个主要板块 (欧亚、北美、太平洋、澳大利亚、非洲、南美、南极板块 )之间的相对运动欧拉矢量 ,建立了一个完全基于空间大地测量观测的现时板块运动模型 ,称为 SGPMM2。与地学板块运动模型 NUVEL-1 A相比两者基本一致 ,说明最近 3百万年内全球板块运动总体上是稳定的。作者还首次导出了南中国板块相对于欧亚板块的相对运动欧拉矢量 (2 0 .5°S,67.2°W,0 .3 0 0°/ Ma)。与 Armijo等 (1 989)根据欧亚板块内北西藏块体与周围块体的断层走向和滑动速率估计的北西藏块体相对于欧亚板块的欧拉矢量 (1 7.0°S,61 .4°W,0 .45 8°/Ma)相比 ,两者运动方向一致 ,但南中国板块的运动速率稍小。作为对印度板块高速插入欧亚板块之下的响应 ,这个结果证实了南中国板块受西藏块体东向挤压而向东南运动的构造学推断。     

多面函数拟合法及其在建立中国地壳平面运动速度场模型中的应用研究

基于现有的GPS观测值，将多面函数拟合法用于速度场模型的建立，得到了目前中国覆盖范围最广、分布最均匀、有实用价值的中国地壳平面运动整体速度场图像和NNR－NUVEL1A全球板块运动模型下的平面运动速度场图像。     

中国地壳运动整体速度场模型的建立方法研究

利用所能得到的468点的高精度GPS速度场,采用计算欧拉矢量法和多面函数拟合法分别在细分块体和不细分块体的情况下建立了中国地壳运动整体速度场模型,并对其结果进行了分析。结果表明,在对块体介质刚弹性的认定不明确时,多面函数拟合法比计算欧拉矢量法更适合中国平面地壳运动速度场模型的建立。     

太平洋板块俯冲对中国大陆的影响

在中国大陆及周边地区ITRF2000速度场的基础上,建立欧亚板块整体旋转与线性应变运动模型,得到中国大陆及邻区的局部形变场,分析此形变场发现东北块体和华北块体东部地壳存在一致的向西或北西西向运动,平均运动速率东北为2.9 mm/a,华北东部为1.4 mm/a,推测这是太平洋板块向欧亚板块俯冲的影响。其影响范围仅限于东北和华北块体,影响较大的是120°E以东和40°N以北地区。并分析太平洋板块俯冲对中国大陆影响的表现形式和形成机制。     

组合GPS和VLBI数据建立板块运动模型

利用GPS和VLBI的组合数据,解算了北美、欧亚、太平洋等12板块之间的相对运动欧拉矢量,得到了实测的板块运动模型GVM1。与地学模型(NUVEL1A)的比较指出,GVM1大体上与地学模型一致;EURANOAM的极位置与NUVEL1A的相应极比较接近,旋转速率略微偏大;澳大利亚板块在最近几年内是稳定的;太平洋板块与其他板块对的极位置与地学模型较为接近,这表明多种技术的组合数据提高了板块运动模型建立的精确性和可靠性。     

应用拟合推估法建立我国大陆地壳水平运动速度场的研究

从随机信号协方差函数的建立着手,采用"地壳运动观测网络工程"直到2008年的观测数据获得的实测速度作为信号协方差函数的观测数据,建立与实测速度的拟合程度较高的协方差函数,将欧拉矢量模型作为地壳运动的趋势项模型,将局部变化信息作为信号项模型,采用趋势变化与随机变化相结合的拟合推估法建立中国大陆水平运动模型,提高中国大陆地壳水平运动速度场的计算精度。     

基于空间技术实测数据的板块构造运动研究

将ITRF2008解算结果 GPS、SLR、VLBI实测站速度信息和北美CORS网络、中国陆态网络、欧洲CORS网络站速度信息进行基准统一,联合解算IERS组织划定的全球14个主要大陆板块的欧拉矢量,对原有的板块运动参数进行精化;提出了基于最小二乘法的海量台站选择方法,实验结果表明,该台站选取方法能够有效提高海量台站的筛选效率和可靠性。稳定台站的数量越多,分布越均匀,越能够体现板块运动的现势性。     

区域地壳水平运动模型的Euler-GABP神经网络构建

针对传统的欧拉(Euler)矢量法在具有复杂构造运动的区域地区内构建GPS速度场模型精度低的问题,该文提出了欧拉矢量法结合遗传算法(GA)和BP神经网络方法来构建区域GPS速度场。以云南区域1999—2015年间的GPS速度场为实验数据,分别使用欧拉矢量法、遗传神经网络(GABP)、欧拉矢量结合神经网络(Euler-BP)和欧拉矢量的遗传神经网络(Euler-GABP)法构建区域速度场模型。实验结果表明,相比其他3种方法,该文提出的Euler-GABP方法在构建区域GPS速度场模型是可行和有效的且精度高。     

利用空间实测数据进行板块构造分析

针对全球台站数量剧增、空间定位测量精度越发提高的情况,该文利用ITRF2008框架GPS、卫星激光测距、甚长基线干涉测量实测站速度信息,北美、中国以及欧洲连续运行卫星定位网络站速度信息进行基准统一,联合解算国际地球自转服务协议中14个主要大陆板块的欧拉矢量,对原有的板块运动参数进行精化;提出最小二乘海量台站选取方法。实验结果表明,该台站选取方法能够有效提高海量台站的筛选效率和可靠性;稳定台站的数量越多,分布越均匀,越能够体现板块运动的现势性。     

维持中国地心坐标系的基准站数据处理

本文介绍了中国地心坐标系维持数据处理过程。基于"中国地壳运动观测网络"工程1999-2005年共7年的24个GPS连续运行基准站观测数据,并联合47个国际IGS核心站,获得了这些点于2000.0历元在ITRF2000框架中的坐标及速度,以及其相对于NNR-NUVEL1A板块模型的速度,以此作为维持中国地心坐标系的基准点。