GNSS多尺度应变场估计及区域形变检测

利用GNSS数据,基于球面小波构建了GNSS多尺度应变场的估计模型,给出了球面小波位置和尺度的选取、模型正则化因子和参数的估计方法。为检验所构建模型的正确性,根据负位错理论正演了震间闭锁断层区域地表速度场作为模拟数据源,估计并分析了闭锁状态下走滑断层区域应变场分布特征,结果与实际吻合。模拟不同空间影响范围的闭锁逆冲断层形变,开展了多尺度应变场检测不同空间尺度形变信息的试验。结果表明,对于50km影响范围的小断层形变信号,在大尺度(第4—7尺度)应变场中并没有体现。而在小尺度(第8尺度)应变场中表现得非常明显。对于150km影响范围的大断层形变,在小尺度(第8尺度)应变场中仅出现了一小部分信息,而在大尺度(第4—7尺度)应变场中表现得更加完整和明显。由此得出,不同空间影响范围的地壳形变信息会在相应尺度的应变场中得以体现;小尺度应变场具有检测局部地壳形变信息的优势。     

基于球面最小二乘配置的福建省地壳水平形变研究

利用GPS实测数据解算区域地壳应变率分布是现今地壳水平形变研究的一个重要手段。本文研究采用基于球坐标的最小二乘配置应变率计算公式,结合GPS实测速度场解算福建省东南沿海及其邻近区域应变率场。结果显示,福建东南沿海地壳形变主要受到来自印度板块与菲律宾板块对欧亚大陆的共同作用。区内主压应变率趋势强于主张应变率趋势。以九龙江断裂为界,以北地区地壳形变特征较为一致,断裂以南地区,自北东向西南,区域地壳形变逐渐变化,呈现离散化、多样化的特征。     

利用GPS形变资料确定地壳形变的应变特征

基于弹性力学理论并结合 GPS测量的特点提出了一种利用 GPS形变观测资料确定地壳水平应变场的方法 ,并介绍了在获取应变参数基础上求定剪应变和面膨胀的基本公式。结合华北地区实际的 GPS形变观测资料确定了华北地区的应变场特征 ,获得了较为满意的结果     

利用GPS形变资料确定地壳形变的应变特征

基于弹性力学理论并结合 GPS测量的特点提出了一种利用 GPS形变观测资料确定地壳水平应变场的方法 ,并介绍了在获取应变参数基础上求定剪应变和面膨胀的基本公式。结合华北地区实际的 GPS形变观测资料确定了华北地区的应变场特征 ,获得了较为满意的结果     

川滇区域活动块体运动与应变特征地震影响分析

本文利用川滇1999—2007、2009—2015年GNSS实测速度场,通过引入平移-旋转-应变模型,构建该区域地震前后的活动块体运动和应变模型,有效对块体运动和块体的应变特征进行了分离,并据此分析了该区域地震前后块体运动和应变特征。结果表明,巴颜喀拉和羌塘块体东向运动有明显增大趋势;汶川地震后川滇块体与羌塘块体边界带相对挤压运动明显增大,巴颜喀拉-华南块体边界带南段形成了较大的挤压应变,川滇块体与华南块体相对运动没有明显变化。     

基于自适应拟合推估的最小二乘配置改进模型在地壳形变分析中的应用研究

系统论述在地壳形变场的构建过程中,以最小二乘配置模型作为基础结合自适应拟合推估法对模型加以改进的方法.通过建立自适应因子对信号向量与观测向量间的先验权比进行调整,以提高对形变量推估的准确性,防止并克服由于协方差函数选择不合理所产生的系统偏差.以川滇菱形块体GPS速度场作为实例进行对比分析,结果显示,基于最小二乘配置的自适应拟合推估模型能够更为准确地反映区域形变特征.     

中国西部现今地壳形变与地震活动特征

以1999-2004年间中国西部地区近650个GPS站点的观测资料为基础,采用二维“高张力样条”函数内插算法获得了连续地壳形变场。结果表明,相对于稳定欧亚参考框架,中国西部现今地壳运动西强东弱,北向运动从西向东逐渐减弱,东向运动逐渐增强,青藏高原东缘及附近地区是东向运动的消减区带;主应变从西向东由压缩应变转变为拉伸应变;最大剪应变主要位于喜马拉雅地块及其东部地区;中国西部地区地震活动在空间分布上似乎集中发生在印度板块北东向挤压欧亚板块的两条共扼带内,与地壳形变场有一定对应关系,地壳形变的高应变率区为中强地震多发地带。     

GNSS网形变化的区域地壳形变信息提取方法

针对GNSS三维无约束平差不依赖基准且拥有高精度几何网形的特点,以GNSS监测网作为一个整体的时空观测单元,由GNSS网测站间相互关联的所有基线长度和基线夹角变化综合衡量网形的变化,用网形的变化集中反映区域地壳形变信息。利用地壳形变高空间相关性的特点,采用主成分时空响应分析的方法实现了区域地壳形变信息的快速提取。通过对2013年芦山Ms7.0地震近场区域陆态网GPS基准站2010—2014年观测数据的解算,提取并分析了对应地震前后近场区域地壳形变时空分布特征及形变的动态演变过程。     

天津地区的水平形变特征

根据天津及周边地区GNSS连续观测站资料,在计算得到各站三维站坐标时间序列结果的基础上,文章分析了天津地区GNSS基线时间序列的变化情况和水平形变变化特征.结果显示,天津地区总体呈现压扭变化,不同地段存在差异.天津地区NE-SW向和NW-SE向GNSS基线的伸长和缩短变化呈北西向条带状相间分布.日本3·11地震使天津地壳出现近东西向拉张为主的活动,一定程度上释放消减了天津地区的挤压应变.     

最小二乘配置在形变监测中的应用

最小二乘配置具有可以预测未测点信号、并对预测值进行精度评定的特点,在坐标转换、GPS水准拟合、形变测量等方面得到了广泛的应用。本文利用最小二乘配置来获取变形监测网内插点的变形信息,并利用协方差阵进行精度评定。利用模拟试验和工程试验,验证了该方法的正确性和有效性。     

小区域地壳变形监测与分析研究

介绍了小区域GPS地壳形变监测网建立、观测和数据处理方法,提出了一种平面直角坐标下位移—应变关系计算模型,得到监测区的位移场、应变场及断层活动方式,进一步得到主应变及方向、最大剪应变、面膨胀等应变参量及应力。     

芦山地震前后川滇地区地壳水平形变特征研究

为获取芦山地震前后川滇地区地壳的形变特征,利用陆态网2009—2013年和2014—2016年两期全球卫星导航系统(GNSS)水平速度场资料分别计算并对比分析了地震发生前后主应变率场、最大剪应变率场、面膨胀率场及基线长度的变化情况。结果显示芦山地震之前龙门山断裂带主要以压缩应变为主,面压缩应变和最大剪应变均处于高值区,震后能量部分释放,压缩形变程度减弱,但其西南方向的安宁河断裂带和鲜水河断裂带南段出现明显的压缩应变高值区,同时南汀河断裂带附近也呈现较明显的压缩应变。岷江断裂带附近区域的压缩应变虽然减弱,但仍然没有改变它的应变状态,这可能促使了2017年九寨沟Ms7.0地震的发生。     

最小二乘配置法优化的REHSM模型及应用

REHSM模型由于顾及了板内形变,实际上是一种对传统刚体板块运动模型的优化模型,但鉴于其假设条件为板内应变均匀,导致其可能难以适用于复杂地质构造区域。本文提出了将板内偏离整体旋转和均匀应变的块体形变部分看作是干扰信号,利用信号对块体内部偏离整体旋转与均匀应变的形变部分进行补偿,建立了一种优化的弹性运动及形变分析模型;对最近几期中国大陆构造环境监测网络在环渤海区域的速度场数据进行拟合分析,结果表明,新方法能有效地精化REHSM模型,具有更高的拟合精度。     

偏最小二乘回归在系统形变分析中的应用

系统形变往往由很多主导因素引起,且各主导因素之间并不独立。以国土利用变化驱动分析为例,运用偏最小二乘回归方法建立变化的驱动机制模型,并和主成分回归法相比较。结果表明,偏最小二乘回归不仅在拟合效果上优于主成分回归,系统性更强,结论更可靠,而且偏最小二乘模型的回归系数更易于解释,提供的系统信息也更丰富。偏最小二乘为样本个数少、自变量多、且变量间存在多重共线性的复杂大系统形变分析提供了新的、有效的解决途径。     

边长变化反演应变参数的总体最小二乘方法

根据总体最小二乘原则,推导了同时顾及边长变化及测线方位角量测误差的应变参数反演的总体最小二乘方法,并给出了精度评定公式。实际算例计算结果分析表明,应用总体最小二乘方法可以得到更合理的应变参数反演结果,特别是参数精度评定方面;对于系数矩阵中含有常数列时,必须将该常数列取出,否则得到的解是错误的。     

利用HHT-EEMD方法分析云南区域GNSS应变时序孕震信息

地震的孕育和发生本质上都是地壳内部应力、应变能逐渐积累并突然或缓慢释放的结果,研究应变的变化过程对于地震危险性的判定具有重要意义。本文基于云南区域2013—2019年GNSS格网应变时间序列,利用专门适用于非线性非平稳信号处理的热门时频分析方法—整体经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition,EEMD）的希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang transform,HHT）分析方法,探索云南区域中强地震前GNSS应变时序的时-频-能量分布特征,尝试挖掘应变时频信号中所携带的孕震信息。利用23号、42号格网对应的地震进行震例分析,结果显示：EEMD具有分频剖面的类似特征,它能够依据数据的时间特征尺度进行信号分解,较好地剖析信号在不同频率尺度上的变化特征;Hilbert变换能够通过瞬时频率、瞬时振幅等方式突出信号的局部瞬时特性,在固有模态分量（intrinsic mode functions,IMF）异常曲线识别无效的情况下仍能凸显异常;通过EEMD、残差趋势项分析、IMF异常识别和Hilbert变换综合动态分析应变时间序列的分析方法,能够在部分地震前夕发现一些潜在异常信息,为未来云南区域强震危险地点的判定提供一定的参考。     

总体最小二乘方法在华北地区应变参数反演的应用

通过基于总体最小二乘的应变参数反演方法,利用2002年相对稳定的GPS速度场数据,来实现华北地区板块运动应力场的分析。将应变参数反演结果与基于最小二乘方法得到的结果进行对比分析,发现总体最小二乘方法更适合华北地区的板块运动和形变解释。     

基于GPS位移资料的地壳现今形变特征研究

利用GPS地壳运动观测资料研究地壳形变特征是地学中的热点。提出一种在球面坐标系下利用GPS位移资料确定地壳水平应变场的方法,利用中国地壳运动网络GPS位移资料研究中国大陆西部地区的地壳现今形变特征,获得较为满意的结果。     

数字化曲线的最小二乘配置

针对数字化地图的特点,提出用最小二乘配置的理论来估计拟合曲线的参数,给出一套计算方法.主要内容包括将纵横坐标均看作是观测值,综合处理偶然误差和系统误差的联合影响.采用数字化地图上位置误差的方差-协方差函数来作为信号的协方差阵,使得到的结果更为合理和简便.     

最小二乘配置模型的参数估计

利用罚最小二乘原理构造加权惩罚平方和,导出了最小二乘配置模型中正规化矩阵正定时参数平差的计算方法,用直接法得到了参数和信号的估计量,给出了相应的公式.通过选取合适的平滑因子,能使残差的分布更接近其真实分布,提出了回归系数的检验方法,用实例说明了其有效性.