GPS在我国地震监测中的应用现状与发展展望

回顾了GPS技术应用于我国地震监测中的发展历程,重点从GPS数据处理与时间序列、中国大陆构造变形速度场与应变率场、中国大陆活动地块运动定量化和地震研究等方面,介绍了GPS在我国地震监测中的应用现状,并针对当前面临的问题与挑战,进行了讨论,从地震预测研究、基础研究、GPS台网监测布局和GPS解算精度与时效4个方面,对GPS在我国地震监测中的发展进行了展望。     

北斗授时在地震观测技术中的应用

中国正在实施的北斗卫星导航系统,已经覆盖亚太地区,可以为用户提供高质量的定位、导航和授时服务。本文介绍如何在地震数据采集器中引入北斗授时,并对比分析使用北斗授时和GPS授时的地震数据采集器的数据时间精度,结果发现,绝对精度均优于1 ms,可以利用该授时系统来提高地震观测台站时间服务的可靠性。     

GPS资料反映的日本东北MW9.0地震的孕震特征

在对海洋板块俯冲型地震孕震模式的分阶段变形特征进行分析的基础上,结合同震位错反演结果分析了M_W9.0级地震的同震变形特征,分析过程中通过精度检验讨论了该反演结果的可靠性.通过对震前和同震GPS结果的对比分析,讨论了二者的差异性.GPS应变(率)结果表明,震前日本岛应变积累主要反映了太平洋板块和菲律宾板块的俯冲作用,同震结果表现为指向震源方向拉张应变的释放,对日本岛的主要影响区域介于35°N和43°N之间.震前和同震GPS剖面结果反映的变形特征具有互补性,但量值相差上百倍.震前的GPS速度、应变率剖面和时间序列结果表明靠近日本岛东海岸一侧可能存在变形趋于极限现象.通过对此次地震可能前兆的分析表明,中长期预测方面、震前GPS时间序列的趋势性偏离、前震活动、震源区b值降低等现象在一定程度上反映了此次地震的孕震特征.     

中强地震前的水平形变研究

<正>1研究背景自1976年唐山大地震后,首都圈地区无6级以上地震发生,5级以上地震也只有文安M_S 5.1等少数地震,焦青等(2007)和王武星等(2009)对此地震发生前监测数据的时空变化规律进行分析,总结得到一些地震前兆异常信息识别方法。作者利用GPS连续站观测资料获得2014年9月6日涿鹿M_S 4.3地震前不同时段的水平形变场,意图通过分析震前水平形变场研究地震孕育过程的形变特征,为首都圈地区的震情预测预报提供参考。2研究内容收集整理2011—2014年研究区23个GPS连续站观测数据,使用GAMIT/QOCA软件进行解算(GAMI软件获得单日松弛解,QOCA软件对解算所得的单日松弛解进行综合平差),在此基础上,通过IGS核心站求解相对于全球参考框架ITRF2005的相似变换7参数,从而获得ITRF2005框架下的单日解,即GLOBK的NEU坐标值,运用郭良迁等(2009)提出的研究方法,采用线性拟合求解GPS观测站不同时间段的运动速率。为能够更好地揭示震区各局部的相对运动,即突出本区构造活动,计算出各GPS站点在ITRF2...     

GPS数据解算过程中相关问题研究

基于2011和2012年陆态网GPS连续观测数据,分析了GPS水平速度场数据解算过程中,不同对流层延迟参数个数与初始坐标偏差对解算精度的影响;利用重采样方法模拟生成多组不同时间间隔的流动数据,分析了不同时间间隔的流动观测模式下的解算精度。通过实验证实,为了得到高精度的GPS单日松弛解,必须进行对流层延迟估计,对流层参数个数设置为2,7,13时解算精度存在少量差别,表现为随着参数增多解算精度有所提高;初始坐标误差在10m时可以得到精度较高的时间序列结果,误差在30m及50m时不能得到可用的时间序列;当流动观测时间间隔大于1年时,可以获得较为可靠的水平速度场结果;时间间隔短于1年时,水平速度场解算精度较低。     

GPS测量方位角方法在琼中地磁台建设中的应用

介绍了GPS测量方位角的原理与方法。使用GPS测量了琼中地震台4个观测墩的方位角,取得较好的结果,并对测量结果的精度和误差来源进行了分析。结果证明,GPS测量方位角方法不受观测时间限制,受天气影响较小,对人员要求不高,观测时间只需2～3天,具有较大的应用前景。     

2008年汶川大地震临震前震中附近是否存在显著的地壳垂直运动?

2008年5月12日的汶川MS8.0地震是自1976年唐山地震以来发生在中国大陆的最大灾难事件.地震发生后有人通过对GPS数据的动态处理分析认为在地震前1小时内震中附近有非常显著的地壳垂直运动发生,从而提升了地震学界对通过高频GPS观测技术实现地震短临预报的预期.高频GPS观测技术是近年来GPS技术发展的一个重要方面,在研究地震前后地壳形变短期变化过程、地震震源破裂过程等方面取得了非常广泛的应用,但数据解算的精度和可靠性还是受到多种因素的制约.文中提出了一种基于数据静态处理得到的载波相位观测残差来分析测站位置动态变化的方法,并采用这种方法对汶川地震前震中附近几个GPS连续站的数据进行分析,结果表明汶川地震前震中附近并不存在显著的地壳运动.     

大同及邻区地震网格化相关分析及预测意义

利用华北地区1970～2009年的ML3.0以上地震资料,用相关分析方法,研究了大同及邻区的中小地震空间分布模式及其在该区中强地震前的异常情况.在确定空间范围、时间窗和时间滑动步长后,将地震的空间分布进行网格化再转化为序列;对一个时段内及其稍长时段内的地震空间分布进行序列化,计算两个序列的相关系数并分析相关系数在中强地震前的变化.结果表明,在以1989年大同-阳高5.9级地震震中为中心,取经向和纬向均为1.6°的矩形区域,时段长为3600天,稍长时段取3700天,滑动步长取100天的情况下,1980～2009年的相关系数的时间序列值基本在0.94 ～ 1.00之间波动,但在1989年山西大同-阳高5.9级、1991年山西大同5.8级与1999年山西浑源5.6级地震前2年均出现过相关系数小于0.94的异常现象,表明地震的空间分布出现明显变化.分析相关系数异常对于中强地震的前兆意义,得到以下3点认识:①大同及周边地区的中强地震前,可将中小地震空间分布模式发生的显著变化,作为2年尺度的震兆异常,为该区中期地震预测提供时间的参考;②考虑到研究区的限定范围为震中周边0.8°以内,地震时空分布的相关分析结果对于地震地点的预测也是有意义的;③相关分析可以为识别此类地震空间分布模式的异常变化提供帮助.     

小波分析在地壳形变资料处理中的应用

小波变换的时频分析和奇异性检测特性 ,使得其在非稳态信号处理中有不可抵挡的优势 ,本文用已知的合成信号对这两个特性进行了分析和说明 .对几次地震前的形变时间序列资料 (定点潮汐形变观测、GPS观测 )作了小波变换 .结果发现 :地震前约 4个月左右 ,震中周围的几个定点形变台站都接收到周期为几天到十几天的异常信号 ;而地震前震中周围的几个GPS观测站均同时接收到周期为 3个月到半年左右的异常信号 ,不同的地震异常出现的时间不一样 .这些同时出现在多个台站或观测站的同频段的异常信号是可能的地震前兆 .     

小波分析在地壳形变资料处理中的应用

小波变换的时频分析和奇异性检测特性,使得其在非稳态信号处理中有不可抵挡的优势，本文用已知的合成信号对这两个特性进行了分析和说明. 对几次地震前的形变时间序列资料（定点潮汐形变观测、GPS观测）作了小波变换. 结果发现:地震前约4个月左右，震中周围的几个定点形变台站都接收到周期为几天到十几天的异常信号；而地震前震中周围的几个GPS观测站均同时接收到周期为3个月到半年左右的异常信号，不同的地震异常出现的时间不一样. 这些同时出现在多个台站或观测站的同频段的异常信号是可能的地震前兆.      

Establishment of the GPS Crustal Deformation Monitoring Network in North China

The Global Positioning System (GPS) is a new method to monitor the crustal deformation for earthquake prediction.Now a four-dimensional crustal deformation monitoring network applying GPS techniques has been established in North China,which is an important seismic monitoring area.Results with high precision have been achieved in the first measurement since a series of advanced methods and measures were adopted,and thus a good foundation has been laid for future researches on earthquake prediction and geodynamics.     

基于格网的全国尺度地震灾害损失预测系统设计与实现

空间格网数据相比于矢量数据具有运算速度快、处理简单的特点,适合地震灾害损失震前预测或震后快速评估。但地震损失评估涉及地震危险性及人口、房屋建筑及其地震易损性等不同类型数据在全国范围内的千米格网分布,数据量大,数据变化时形成新的格网数据的工作量较大,使用常规震害预测算法会影响评估效率。依据地震损失评估原理,采取前置确定性损失评估策略和算法优化,结合GIS功能设计并编程实现了具有风险评估相关数据千米格网化处理、地震损失预测与震后快速评估等核心功能的软件系统。利用该系统进行了2016～2025年中国大陆千米格网地震损失预测,结果表明评估效率显著提高,该系统为我国新一代地震重点监视防御区的确定提供了实用化的震害损失预测工具,同时,在地震损失快速评估中亦得到较好应用。     

北京市地震局GPS形变监测工作系统的建设

GPS技术在监测地震与地壳运动中已经得到应用，北京市地震局在北京市2002年启动建设的全球卫星定位综合应用服务系统基础上，于2003年开始GPS形变监测工作系统的建设，这是一个小区域连续的高密度GPS形变监测工作系统，获取高精度的北京市GPS基准站地心三维坐标，为地震监测和地壳运动的科学研究提供良好的GPS数据素材。     

山西断裂带的地震活动与形变资料分析研究

用地震活动性和水平形变资料及定点地倾斜资料分析构造活动中岩层物理变化与形变位移之间对应关系,对以后GPS观测的形变应用于地震预报做一些尝试性工作。结果表明,GPS资料应用于地震预报是大有前途的。     

构造"稳定"区强震长期预测的简便途径--以张北地震为例

作为强震长期预测基础的地震带、潜在震源区的划分,仍然依据地震构造类比和地震活动重复两原则。现有的强震长期预测方法在构造“稳定”区,即没有活动构造、没有历史地震(包括古地震)资料的条件下,无能为力。通过张北地震资料的分析,高精度地震定位并结合波形数据反演震源机制的结果表明：在稳定而统一的构造应力场的作用下,沿其最大剪切应力方向上的小地震集中成带,并且持续活动、震源机制的优势取向与应力场吻合,小震带便可以看作属于现今活动的震源断层,在地震长期预测工作中可以作为划分潜在震源区的依据。构造“稳定”区发生的强震属于新破裂。     

地震前兆资料的快速应用

陕西省地震局研制的一套软件解决了地震前兆数字化和大华北资料共享后的大量数据在分析预报中的快速应用问题。内容有“九五”、“十五”、模拟和大华北资料的下载、处理、保存、计算、统计和制图等功能。采取了简化操作、成批处理、自动成图等方法,有效地提高了分析速度,与Mapsis互相兼容,取长补短,能在20分钟内完成地震趋势会商前的准备工作,在震情分析中发挥了良好的作用。     

On the Consistency of Large Earthquake Moment and Strain Rate Inferred from GPS Data in North China

INTRODUCTIONStudyingthe relation between the accumulation of crustal strain and the release rate of seismicmoment is animportant subject of earth science research.It is also one of the important methods ofestimatingthe future seismic risk(Ward,1994;1998a;…     

华北地区大地震矩释放率和GPS应变率的一致性研究

GPS测量技术可以在较大地区范围内获得高精度地壳形变速率。稳定的应变速率提供了精确确定地震活动率的机会。本文运用Kostrov(1974)的公式将经平滑的华北地区应变速率转化为矩释放率，并与运用1303年洪洞地震以来的地震目录计算的矩释放率进行比较，发现两者之比南北向为60．6％，东西向为68．9％，北东剪切分量为104．1％。近似为1的比率表明了GPS测量结果的可靠性。这个结果对结合历史地震及大地形变测量估计矩释放进行地震危险性评估具有一定参考意义。     

空间观测技术在地震监测中的应用

当前地面地震监测系统主要观测单点的相对变化,由于观测台站密度低,观测资料覆盖面小,不能满足地震预测所需的信息。空间观测技术的发展提供了新的地震监测技术和方法,卫星空间监测技术具有覆盖面广、信息量大、动态性好以及分辨率高等优势,因而可提供更为丰富的地震前兆信息。岩石实验的结果和一些应用研究的结果显示,空间观测技术在地震监测中具有优越的应用前景。     

On stress-forecasting strategy of earthquakes from stress buildup,stress shadow and stress transfer (SSS) based on numerical approach

Global Positioning System (GPS) and Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR), used for monitoring crust deformation, are found to be very promising in earthquake prediction subject to stress-forecasting. However, it is recognized that unless we can give reasonable explanations of these curious precursory phenomena that continue to be serendipitously observed from time to time, such high technology of GPS or InSAR is difficult to be efficiently used. Therefore, a proper model revealing the relation between earthquake evolution and stress variation, such as the phenomena of stress buildup, stress shadow and stress transfer (SSS), is crucial to the GPS or InSAR based earthquake prediction. Here we address this question through a numerical approach of earthquake development using an intuitive physical model with a map-like configuration of discontinuous fault system. The simulation provides a physical basis for the principle of stress-forecasting of earthquakes based on SSS and for the application of GPS or InSAR in earthquake prediction. The observed SSS associated phenomena with images of stress distribution during the failure process can be continuously simulated. It is shown that the SSS are better indicators of earthquake precursors than that of seismic foreshocks, suggesting a predictability of earthquakes based on stress-forecasting strategy.