求解模型对欧拉矢量的影响

利用GNSS水平运动场求解欧拉矢量时,待估参数的个数会对欧拉矢量结果产生影响,针对该问题本文分别从理论推导和具体算例角度进行了分析.首先从理论上推导出不同的求解模型得到的欧拉矢量的差异;然后以2004 ～2007年中国大陆GNSS水平运动场为基础,选用两种常用的求解模型(块体整体旋转模型和块体的整体旋转与均匀应变模型),讨论了求解模型对欧拉矢量及后续研究的影响.结果表明,两种模型下块体整体旋转的差异最大可达2.60mm·a-1,是不能忽略的.因此认为选用不同的块体运动模型会得到不同的地壳水平运动图像,在地壳水平运动分析中对此需加以重视.     

基于欧拉矢量的中国大陆地壳水平运动自适应拟合推估模型

中国大陆地壳运动除具有整体趋势外,还具有十分复杂的局部变化特征,因此建立中国大陆地壳运动模型应当同时顾及板块的长期运动趋势和小范围的局部运动变化.本文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进行解算.拟合推估模型的信号向量易受先验协方差函数的误差影响,本文采用方差分量估计构造自适应因子调整随机信号的先验协方差阵,从而自适应地调整信号向量与观测向量的先验权比,达到平衡随机观测误差和随机信号对形变参数估值影响的目的.计算结果表明,基于欧拉矢量的拟合推估模型更好地顾及了位移场的整体变化趋势和局部运动特征,提高了中国大陆地壳水平运动场的计算精度.     

一种新的高精度全球对流层天顶延迟模型

对流层延迟是影响高精度卫星导航定位的关键因素,也是大气科学研究的重要数据.针对已有全球对流层延迟模型的模型方程未同时顾及高程、纬度和季节变化以及模型构建时仅使用单一格网点数据等问题,本文提出了一种对流层天顶延迟（ZTD）全球模型构建的新方法,即引入滑动窗口算法将全球剖分为大小一致的规则窗口,利用2008—2015年全球大地观测系统（GGOS）大气格网产品构建每个窗口同时顾及高程、纬度和季节因子的全球ZTD新模型（GGZTD模型）.联合未参与建模的2016年全球GGOS格网产品和2016年全球316个IGS站精密ZTD产品,检验了GGZTD模型的精度和适用性.结果表明：以GGOS大气格网ZTD产品和IGS站ZTD产品为参考值,GGZTD模型在全球的精度分别为3.58 cm和3.62 cm,相对于UNB3m模型和目前标称精度最优的GPT2w模型计算的ZTD信息,GGZTD模型在全球表现出了最优的精度和稳定性,其精度相对于UNB3m模型具有显著的提升（精度提高了30%以上）,相对于GPT2w模型仍具有一定的改善;在ZTD计算时GGZTD模型相对于GPT2w模型显著地减少了模型参数,尤其相对于GPT2w-1（减少了99%）.GGZTD模型只需输入位置与时间和依赖相对较少的模型参数则能在全球获得高精度和稳定的ZTD信息,极大地提升了模型的计算效率.

     

非差非组合电离层加权PPP-RTK/INS紧组合模型

PPP-RTK是一种可实现快速模糊度固定的精密单点定位（PPP）技术,它的组成包括由多个接收机构成的网端用于生成各类精密改正产品,以及单站构成的用户端以实现快速高精度定位.当网端是中等尺度参考网,即参考站之间的站间距在百余公里,有必要引入电离层加权模型,其优势在于能够增强PPP-RTK函数模型.此外,从非差非组合观测值层面出发,其能够兼容单/双频用户.然而,单凭卫星导航定位技术很难在复杂环境下提供连续导航定位服务.本文从理论到应用,基于非差非组合电离层加权PPP-RTK模型,构建了单/双频PPP-RTK/INS紧组合模型.在距离最近参考站约70 km的区域进行了两次车载实验,并分别利用单/双频PPP-RTK以及PPP-RTK/INS紧组合模型的实时处理结果进行分析.结果表明,双频PPP-RTK/INS紧组合在半城市环境能从分米级定位提升至厘米级定位,重收敛时间从11 s提升至3.6 s.以水平偏差小于0.2 m评估定位可用率,双频PPP-RTK/INS紧组合模型在半城市环境和复杂城市环境中分别可实现100%和96.97%.考虑车道级定位,单频PPP-RTK/INS紧组合模型在半城市和复杂城市环境内分别可实现分米以及亚米级定位,其在水平偏差在0.5 m内的可用率分别为98.97%和76.1%.

     

中国西部活动地块运动模型的建立及其运动学分析

中国西部的青藏和新疆地区现代构造变形活动非常强烈, 业已证实该区可以进一步划分为塔里木、 阿拉善、 天山、 柴达木和西藏5个活动地块。 利用GPS观测资料得到的中国大陆地壳水平运动的速度场, 借鉴全球板块运动模型的建模方法, 将其视为刚性的地块系统, 反演得到各地块相对欧亚板块运动的欧拉矢量, 进而求得各地块两两之间相对运动的欧拉矢量, 并计算出沿地块边界的相对运动速率。 结果显示, 与地块边界上的地震滑移矢量, 由地质学资料得到的滑移速率, 以及GPS数据本身均有较好的一致性, 从而也说明了将该地区划分为若干活动地块并视为刚性地块的合理性。     

GNSS在断层形变研究中的应用

Great earthquakes often occur along or near active fault belts. Thus, monitoring and research on fault deformation are quite important. Methods such as short-leveling, short- baseline and integrated monitoring profile across fault belts have been used to monitor fault activities for many years. GNSS observations are mainly used to obtain the horizontal velocity field in large areas and to study the activities and deformation of major blocks. GNSS technology has been used to monitor and study the deformation of faults from a different aspects, In this paper, some applications and new explorations of GNSS are discussed. They are： （1） Research and monitoring of strike-slip activities of faults with GNSS. （2） Research and monitoring of vertical activities of faults with GNSS. （3） Investigating the laws of deformation of blocks on the sides of fault zone and setting up strain models to deduce the activities and deformation of faults with respective models and compare the deduced results with the actual measurements across fault. It is concluded that a larger discrepancy between the deduced and the observed deformation indicates a stronger interaction between the blocks, which can be important for predicting the location of a strong earthquake and assessing seismic hazard, as well as the seismicity trend.     

不同卫星轨道高度对地壳磁场反演的影响研究

利用最新的波茨坦地磁场球谐模型（Potsdam Magnetic Model of the Earth,POMME）进行仿真实验,分别模拟出不同卫星轨道高度下的磁测数据.根据仿真的观测数据反演地壳磁场的高斯球谐系数,对反演结果进行对比和分析,总结出卫星轨道高度对反演结果的影响.针对CHAMP卫星实测数据进行地壳磁场反演,由不同轨道高度磁测数据反演得到的磁场（Magnetic Field,MF）系列模型,验证卫星轨道高度对反演的影响,从而为磁测卫星系统设计论证指标中的卫星轨道高度设计提供一定的参考和指导.

     

热带地区GPS掩星观测传播路径上影响参数变化与水汽折射率局部强梯度的关系

热带对流层低层的大气折射率场比其他地区受水汽的影响更大.在这项研究中,文章首先将2009年气象、电离层和气候星座观测系统(COSMIC)的无线电掩星数据与CloudSat云剖面雷达资料进行了匹配.然后,基于模式模拟,又研究了掩星射线路径在何处以及为什么与其上下的射线路径相交.利用欧洲中期天气预报中心ERA5再分析作为射...     

依据GPS数据建立中国大陆板内块体现时运动模型的初步研究

中国大陆被认为是研究大陆地壳运动和动力学的最理想地区．过去基于地面观测技术,很难对时间尺度为数年的大空间范围的陆内块体运动作定量研究．本文根据中国国家攀登计划现代地壳运动和地球动力学1994～1996年GPS全国复测数据,提出了一种完全基于实测资料,通过卡尔丹角计算块体间现时运动欧拉矢量的理沦方法．尝试性地初步建立了刻划中国大陆西藏、川滇、甘青、新疆、华南、华北和黑龙江等7个主要块体现时运动模型PBMC-1(present-time blocks movement model on the Chinese continent),首次在数年时间尺度内给出了中国大陆块体相对运动的点位速度场及边界带运动．模型结果表明:各块体的运动速率由南向北、由西向东逐次减少;运动方向由北北东逐步转向东以致东南和东东南．印度板块的碰撞对中国大陆内部诸块体运动起主导作用;而诸块体运动又决定着块体边界带————断裂带的活动方式与速率．模型给出的数年尺度的现时运动,总体上与地质学给出的百万年以来的平均状态相似,与地球物理学和天文学观测结果也较符合．GPS等空间测地结果已初步具备揭示正在进行中的地壳运动的能力．      

GPS观测结果的精化分析与中国大陆现今地壳形变场研究

20世纪60年代以来板块构造理论解释海洋地壳构造与形变取得极大成功并被全球地球科学家所接受。但是人们也意识到,大陆内部构造形变并不能完全被板块构造理论所解释,因此板内构造与形变的研究一直是地球科学探索的热点之一。在过去20多年的大陆动力学研究过程中,人们提出了多种理论和假设。针对中国大陆内部的形变模式,     

华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征

利用华北GPS监测网 1 992年、1 995年、1 996年的观测资料 ,应用最小二乘配置给出了华北地区相对水平位移场、应变场的分布图像 .经初步研究表明 :华北地区 1 992—1 995年间的水平位移和应变场表现为整体性不均匀的压性运动 ,1 995— 1 996年测区东部仍以水平压性运动为主 ,但测区西部则主要表现为张性运动 .水平运动 （方向、大小 ）发生显著变化和应变高值区的地带主要位于块体边界带和主要断裂带附近 .燕山断块南边界的北东向断裂存在着较显著的左旋运动 .区内最大剪应变、面膨胀的高值区在天津、北京、唐山一带 .结合非连续变形数值分析方法 （DDA）初步分析认为 ,1 992— 1 995年GPS观测结果显示的华北地区存在东、西部构造应力作用的明显差别 ,华北东部以东西向压应力作用为主 ,而西部的南北向构造应力作用又明显大于东部 .     

华北地区近期地壳水平运动与应力应变场特征

利用华北GPS监测网 1 992年、1 995年、1 996年的观测资料 ,应用最小二乘配置给出了华北地区相对水平位移场、应变场的分布图像 .经初步研究表明 :华北地区 1 992-1 995年间的水平位移和应变场表现为整体性不均匀的压性运动 ,1 995- 1 996年测区东部仍以水平压性运动为主 ,但测区西部则主要表现为张性运动 .水平运动 （方向、大小 ）发生显著变化和应变高值区的地带主要位于块体边界带和主要断裂带附近 .燕山断块南边界的北东向断裂存在着较显著的左旋运动 .区内最大剪应变、面膨胀的高值区在天津、北京、唐山一带 .结合非连续变形数值分析方法 （DDA）初步分析认为 ,1 992- 1 995年GPS观测结果显示的华北地区存在东、西部构造应力作用的明显差别 ,华北东部以东西向压应力作用为主 ,而西部的南北向构造应力作用又明显大于东部 .     

顾及抗差性的GNSS多尺度地壳运动场构建方法

精准提取应变率场是利用GNSS(Global Navigation Satellite System)观测资料开展区域地震危险性分析工作的重要环节, 而其中的关键点是构建精确的地壳运动场模型.本文提出一种顾及抗差性的多尺度地壳运动场构建方法, 在多尺度球面小波方法的基础上, 考虑到测站观测数据质量不优或观测环境不好等因素产生的局部非构造变形对提取地壳形变场的影响.通过在实际观测资料中加入粗差的模拟分析验证本方法具有好的抗差性.通过对观测数据高精度统一解算, 获取川滇地区最新的震间GNSS速度场, 抗差迭代算法从中检测出20%的降权站点和2%的除权站点, 而这些测站的观测标墩均建设在土层上, 且数据解算的误差较大, 表明存在明显的局部非构造变形, 如果在解算应变率场时与其他测站作等权处理或基于解算的形式误差确定权重, 必然会在解算的应变率场产生显著粗差, 进而影响到地震趋势判定或危险性分析等重要工作.

     

An analysis on short—wave components of the global stress field

Introduction The intraplate stresses are affected by two types of forces: one is called the first-order stresses (Zoback, 1992) or the long-wave components of stresses, which are closely related to the driving mechanism of the plate motions such as ridge push, continental collision resistance, slab pull (suc-tion) and mantle drag force (Richardson, 1992; WEI, 2000). This type of stress field is character-ized by a uniform feature in very large horizontal scale with 50 times or more of the th…     

Construction of GPS MonitoringNetwork,Characteristics of RecentCrustal Movement,and Relationbetween Stress Field andEarthquake Activity in the NingxiaRegion

INT正ODU**!0厂Nln以la Is located In the nol’th segmentdthe North－southselsnuc Belt,Whlchls thejuncturedthe Qinghai－Xizang(Dbet)block,Alxa block and Odos block．In that region,the tectonic activity。svery strong;。y strong earthquakes occu。d In history,such as the 1739 ingluo M。8．0 earthqu拙eandl920 Halyuan M。8．5 eafthquake,etc．; Merately strongeaFthquakes are still veryactlve atpresent,onlyln the Wuzhong－un斟m area,there have been7 e血hquakes tvlth M。＞5．0 to occ…     

基于欧拉反褶积方法估算华北地区重力变化的等效源参数

利用华北地区2009—2014年绝对重力与相对重力多期重复观测资料, 得到不同时空尺度的华北区域重力场动态变化图像。 采用欧拉反褶积方法, 通过对理论模型试算, 获得最优反演参数, 对引起华北地区重力场变化的场源深度和空间分布规律进行了反演计算和分析。 结果表明: 当构造指数为1时, 适合对流动重力场变化数据进行反演。 实际资料的反演结果在2009—2014年间的场源位置集中于河套断裂带。 本文研究方法可以用于重力场反演和以场求源的定量研究。 本工作为流动重力变化信号的反演和解释提供一条新思路, 也为构建地震重力预报指标体系提供了定量依据。     

云南地区GNSS应变场时空演化与地震事件关联分析

采用GAMIT/GLOBK软件对云南境内及邻区近400个GNSS测点1999～2018年的观测数据进行解算,在各个测点时间序列和速度场的基础上,采用克里金插值方法分时段估计该区域在1999～2004年、2004～2007年、2009～2013年、2013～2015年、2015～2018年共计5个时间区域应变率场;根据区域地壳面应变率和最大剪应变率的空间变化以及相应时段之后3年内的MS≥5. 0地震事件分布特征,分析发现:绝大部分震例发生在面应变高梯度带的张压转换区和最大剪应变高值区,可见研究区各个观测时段GNSS应变率场对后期1～3年内的中强震发生区域有一定的指示意义;以2014年盈江6. 1级、鲁甸6. 5级和景谷6. 6级地震为样本,建立监视块体获取应变时间序列,分析发现:地震前三个月左右均出现震中附近短期应变趋势改变、快速增强、转折的现象,这些形变异常变化或许反映了发震区应力-应变积累在接近临界破裂状态时的非线性调整,为地震短临预测尤其是时间要素的判断提供参考。     

Estimating Field Source Parameters of Gravity Change in North China Based on the Euler Deconvolution Method

Based on the absolute and relative gravity observations in North China from 2009 to 2014, spatial dynamic variations of the regional gravity field are obtained. We employed the Euler deconvolution method and the theoretical model to get the best estimates of parameters. Gravity field change caused by the depth and distribution in North China is calculated by back analysis. The results show the structural index that equals 1 is suitable for inversion of the gravity variation data. The inversion results indicate that the depths of anomaly field sources are spread over the Hetao fault. The research method of this paper can be used in the quantitative study on the field source and may shed new light on the interpretations of gravity change, and also provide quantitative basis for earthquake prediction index criterions based on the gravity change.     

基于多种GPS数据研究福建及其邻近海域1994-1997年地壳水平运动

为研究中国大陆东南部的边缘海动力学,基于中国大陆和福建区域的ＧＰＳ观测网 以及环绕中国大陆的ＩＧＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧＰＳ Ｓｅｒｖｉｃｅ）跟踪站在１９９４—１９９７年间的测量数据, 建立块体运动和块内变形两种力学模型,研究了福建及其邻近海域现今地壳水平运动速度场 和应变率场．结果表明：无论在中国大陆还是在中国大陆周边框架内,或相对于台湾而言,福 建及其邻近海域均整体地向着东南或东偏南方向,即指向海洋的方向作水平运动．运动平均 速率为１１．２±３．０ｍｍ／ａ（福建网）或１４．０±４．０ｍｍ／ａ（全国网）．然而在福建区域内还存在着 一种由海洋指向大陆内部的北西向运动,其运动平均速率为 ３．０± ２．６ｍｍ／ ａ．区域应变率场 主压应变方位为ＮＷ（ＮＷＷ）－ＳＥ（ＳＥＥ）．印度板块对欧亚板块的碰撞通过中国大陆内部各 块体间的侧向传递和菲律宾海板块对台湾（欧亚大陆东南沿）的仰冲与挤压,同时作用到福建 及其邻近海域。此种联合作用现今仍在继续进行中,前者的影响比后者更强烈,但前者形成的 速率场均匀,而后者不均匀。