复测水准网动态平差与静态平差结果的比较

用动态平差与静态平差方法对复测水准网资料进行处理,获得两种方法下高程点的变化量及其速率,对高程点变化量及其速率的分析表明：动态平差可以获取任意时刻地壳运动的动态变化信息,其结果在描述地壳垂直运动特征及其过程时更为合理;而在静态平差结果中,待定点的变化量及其精度、速率值均会因固定点位置的不同而不同,其结果中出现了一个强制约束值,该结果淹没或者转移了观测值中可能包含的形变信息。因此认为,在进行地壳垂直运动分析时,宜采用动态平差计算结果。     

基于异常误差补偿的多期水准网动态平差

针对水准网中的异常误差,采用函数模型异常误差补偿方法抑制其影响,提高水准网平差精度。首先采用最小二乘方法获得各观测值残差,通过假设检验确定异常误差位置;将异常误差作为待估参数进行解算;最后扣除异常误差,利用"干净"观测数据进行平差获取水准网点的高程与垂直运动速度。采用山东省两期二等水准网观测数据进行试验,该方法进一步提高了水准网平差的可靠性。     

形变网的分段线性动态平差

本文介绍形变监测网有多期重复观测资料的一种分段线性动态平差方法。给出了分段线性形变模型的一般表达式,由此得到水准网、测边网计算位移的误差方程式以及水平形变网计算各种应变分量的误差方程表达式。与目前采用的各种动态平差方法比较,分段线性动态平差顾及了观测过程中地壳或点位运动对观测值的影响,可改善平差结果,更合理地估算观测精度,特别在求位移解时尤为明显。因而这种方法可更有效地应用于地震监测预报及形变监测研究。此外,也适用于计算其他各种动态过程,例如复测重力网的动态平差等。文中给出了一个应变算例。     

用动态平差法研究唐山地区(1967—1979)的地壳垂直形变规律

本文依据动态平差理论,运用线性、非线性变化的两种平差数学模型,对唐山水准网的12期(1967—1979)复测资料进行了各种方案的平差计算。 本文利用平差参数的统计假设检验,对唐山网震前9期平差结果进行了单点检验(t检验)和整体检验(平均间隙法和线性假设法),并划定了震前各个时期的地壳垂直形变异常区。 最后,本文仅从形变大地测量角度,探讨了唐山大震前、后的地壳垂直形变规律。     

网形结构对重力数据分析结果的影响

为分析网形结构对重力网平差结果的影响,利用北天山测网改造后的最新4期流动重力观测数据,分析测网中存在长支线对整网数据处理结果的影响。结果显示,长支线的存在使北天山最大异常变化达到260 μGal。将支线连成闭合环再进行平差计算,得到的最大重力变化量减小到60 μGal,表明测线上的误差积累导致支线末端测点重力值可靠性差,严重影响异常重力变化的识别。由于观测原因形成长支线时,为正确识别异常信息,采取适当的数据处理方法,将支线连接成闭合环,可以有效提高测网整体平差结果的可靠性。     

中国西部地壳垂直运动引起的重力场空间变化特征

结合中国西部区域的数字高程数据以及地壳垂直运动速率数据,计算中国西部地区地壳垂直运动引起的重力场变化的分布,并与卫星重力观测结果进行对比。研究表明：中国西部区域的重力场变化与地壳垂直运动速率场变化有很强的相关性,青藏高原以南的喜马拉雅山脉地壳上升运动速率最大,其引起的重力变化为正的最大值;准噶尔盆地地壳下沉运动速率最大,其引起的重力变化为负的最大值;塔里木盆地及柴达木盆地地壳下沉运动速率相对较小,相应地引起的重力变化值相对较小。     

湖北省现代地壳垂直形变图编制与解释

为编制湖北省地壳垂直形变图,收集了自1927年至1986年施测的一万多公里的水准测量资料,并从中筛选出可信度高、复测间隔年限长的七千余公里Ⅰ、Ⅱ等水准测量成果,经正高与重力等项改正后,参加全国水准网伪逆整体平差,求得湖北境内各水准点的垂直运动年速率,据此绘制速度等值线图。该图基本上反映出省区地壳东降西升的继承性新构造运动;黄陵背斜相对于江汉与秭归盆地继续呈上升趋势;等值线走向与断层走向大致相吻合。该图为判别地壳稳定性和断层活动规律提供了重要参考资料。     

GPS和电子水准仪在烟台控制网中的应用

采用全球卫星定位系统GPS施测了三等控制网，作为首级平面控制网。为提高观测速度、精度和可靠性，采用DL-102C电子水准仪建立了三等水准网作为首级高程控制网，用三等水准联测过的GPS控制点作为起算点进行GPS高程拟合。三等GPS网的总点数为57个，联测国家二等三角点4个，利用旧点9个，新布设GPS控制点44个，平均边长2．46km，控制面积约350km^2，在1980西安坐标系下进行平差，同时在烟台城市坐标系下平差计算，使开发区与城市建成区的控制网能够紧密地联系起来。三等水准网的总点数为41个，起算点为2个国家一等水准点，往返测水准路线总长为203．4km。平面精度和高程拟合精度均达到了国家规定的指标要求。     

论重力网的优化设计

本文运用可靠性理论,通过可控性数值和未被发现的粗差对平差未知数影响的向量长度,分析了重力网的可靠性。根据优化设计原理,建立了重力网观测精度与经费的关系式。讨论了在一定经费范围内的重力网二类优化问题,认为在一定经费指标下,可以通过改善观测方案来加强网的可靠性。最后应用本文的方法对沂沭带中、北段的安丘重力网进行了实例计算。     

重力大地水准与GPS水准联合平差精化大地水准面

提出一种ＧＰＳ水准与重力大地水准面的联合平差方法,其原理为分别对ＧＰＳ水准和重力大地水准面建立绝对观测方程和相对观测方程,并以ＧＰＳ水准作为约束条件进行整体平差,将平差结果附合到ＧＰＳ水准上去,因而既利用了ＧＰＳ水准绝对高精度的优点,又利用了重力大地水准面的高分辨率和高相对精度的优点。考虑到球体和局部系统误差,可以将大地水准面分成若干区域进行分区平差。     

青藏高原挠曲均衡重力异常特征及其地质意义

自新生代印度板块的块持续碰撞与俯冲作用下,青藏高原经历了快速隆升与复杂的岩石圈改造过程,但高原现今的垂向动力学机制和地壳形变特征仍然存在争议。基于非均一有效弹性厚度的挠曲模型,利用地形和地球重力场模型数据,计算了青藏高原及邻区的挠曲均衡重力异常。结果显示,青藏高原的均衡重力异常在-120~90 mGal之间,高原中部为明显的正异常特征,边缘为显著的均衡负异常。极小值出现在青藏高原西北部及其相邻的帕米尔高原,极大值则出现在与之紧邻的喜马拉雅块体西北部。此外,在青藏高原北面和东面,塔里木盆地和四川盆地显示出大片的均衡正异常。这些特征说明青藏高原及邻区地壳现今处于非均衡的状态,在板块碰撞挤压作用下,老的块体地壳整体发生抬升,导致了均衡正异常特征;而年轻的造山区域,地壳形变主要表现为地表抬升与下地壳强烈增厚,形成了均衡负异常。在高原中部和北部,均衡调整方向与地壳垂向运动趋势相一致;但在高原南面（喜马拉雅块体）和东面（四川盆地）,均衡调整方向与地表形变观测结果相反。这说明印度板块碰撞与俯冲仍然控制着青藏高原南部、东部及其相邻块体的地壳形变过程,然而在更北的区域,地壳正通过均衡调整恢复均衡状态。      

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10μGal;大气负荷影响具有明显的季节性。     

CG-5重力仪格值系数对重力数据处理的影响

以南天山重力测网内的3个绝对重力点作为平差基准,利用2015~2016年的流动重力观测资料对两台CG-5重力仪进行实测标定,并对实测标定前后的重力网平差结果进行比较。结果显示,实测标定的格值系数与基线场的标定结果差异较大,利用实测标定值得到的平差精度明显高于标定前,利用带有误差的格值系数进行平差计算会引入额外的系统误差;差分重力变化结果显示,标定后的重力变化量级明显减小。由此表明,利用测网实测数据标定重力仪的格值系数可以有效减弱格值系数误差对平差结果的影响,有利于消除重力场变化结果的虚假信息。     

青藏高原东南缘壳幔力学耦合及其动力学意义

现代大陆动力学及构造学研究认为,壳内软弱带控制着地壳与地幔间相互作用的强弱,制约岩石圈层间的耦合关系,同时也影响地块的相互作用方式。这种耦合作用可以通过比较不同深度的形变和应力的相关特征来分析。青藏高原东南缘20～35 km的深度广泛存在低速带,有可能在现今地震及构造活动区内由壳内部分熔融承担了潜在的解耦功能。基于1999～2015年GPS坐标时间序列数据得到速度场,结合前人给出的SKS剪切波分裂数据,分析该区水平方向形变耦合特征;同时搜集莫霍面和岩石圈底面形变数据,给出垂向上的形变耦合特征。利用EGM2008重力模型的11～36阶球谐系数计算青藏高原东南缘岩石圈底面地幔对流应力场;搜集并整理2000年至今的1 131个震源机制解数据,采用区域应力张量阻尼反演法得到该区多震层应力场;进一步分析两种应力场的相关性。在ABAQUS软件中建立青藏高原东南缘岩石圈三维粘弹性有限元模型,同时加入上地壳的边界位移约束条件和底面地幔对流拖曳力加载条件,分别对水平方向和垂直方向的应力应变作分析,并给出强震剖面结果,探讨壳幔耦合强震孕育机制,据此分析青藏高原东南缘各个断层的地震危险性。研究认为,应力的不均匀发展是应变能积累的关键,同时垂向上圈层间的耦合关系极大地影响块体间的作用方式;壳内软弱带广泛发育的块体应力出现分层现象,边缘区域横向纵向应力变化明显,与之接触的上伏地壳地震危险性较高。     

北天山地区近期重力场及地壳密度变化特征研究

利用2014~2019年北天山地区流动重力资料,采用绝对重力控制进行经典平差计算,获取该地区重力场时空演化特征图像,并结合重力段差可视化方法,得到该地区重点构造部位物质迁移规律。采用紧凑反演方法进行北天山中段不同深度地壳密度模拟计算,结果表明,北天山中段地壳物质密度变化最佳深度为30~40 km,是地壳密度变化的正值区域,基本位于北天山北坡和准噶尔盆地南缘,表明该地区物质不断汇聚,或者表明地壳呈现下沉的趋势;而在北天山山体附近,物质密度变化为负值,表明山体物质处于亏损态势,或者山体受到构造应力的作用,使地壳处于不断隆升过程中。     

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利用区域水准测量资料判定地震危险区

利用中国西部地区２０多年的水准测量资料，用富氏分析法分离地壳垂直形变信息，进而计算了测区的垂直形变场分数维，并分析了它在孕震过程中的变化特征。结果表明，区域垂直形变场分数维在地震前下降，同震时段降至最低。在此基础上，提出了划分地震危险区的判据，并结合实例介绍了计算方法和步骤     

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。     

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。