中国大陆内部GPS连续观测站基线分析

根据中国地壳运动观测网络基准站1999年初至2010年4月的资料,对中国大陆内部80条GPS基线时间序列进行了分析,讨论了这些基线在正常情况下的趋势性运动特征,总结了2001年昆仑山口西MS8.1和2008年汶川MS8.0两次大震前GPS基线时间序列的异常变化情况,并在此基础上分析了GPS基线近期变化情况。     

中国大陆GPS连续观测站基线时间序列分析

本文根据中国地壳运动观测网络基准站1999年初至2010年9月底的资料, 对中国大陆90条GPS基线时间序列进行了分析, 讨论了这些基线在正常情况下的趋势性运动特征, 总结了2001年昆仑山口西和2008年汶川两次8级大震前GPS基线时间序列的异常变化, 并在此基础上分析了GPS基线近期变化情况。     

中国大陆地壳现今运动的GPS测量结果与初步分析

利用中国大陆及周边地区1991－2000年间一系列全球定位系统（GPS）观测资料，计算了340个GPS站点的位移速率，得到了统一的中国大陆现今地壳运动速率场。这些站主要集中于青藏高原及其周缘的喜马拉雅、、川滇、河西走廊、阿尔金、天山，以及华北、福建东南沿海等主要构造活动区。固定测站速率精度优于1mm/a，流动测站速率精度优于3mm/a。根据GPS结果对中国大陆现今地壳运动的状况进行了分析。     

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,     

由GPS观测结果推断中国大陆活动构造边界

利用“中国地壳运动观测网络”基本网1998年和2000年两期观测数据,得到分布在全国各构造块体上的79个GPS观测站速度场，对中国大陆主要活动构造块体间的相对运动显著性进行了分析和检验. 分析结果表明，西部活动构造块体的边界有较明显的相对运动，而东部运动不明显. 根据分析得到的活动边界，将中国大陆归并为11个活动块体，逐一计算了这些块体边界的活动量大小，确定了它们最新活动的方式.     

由GPS观测结果推导中国大陆现今水平应变场

以中国大陆及周边近400个GPS测站的水平运动速率为基础,给出了现今地壳水平应变场结果表明：①中国大陆水平应变为西强东弱,剪应变数值大于正应变数值(绝对值),应变量级一般为10-8/a,局部区域达到10-7/a,但应变分布不均匀;②南北向应变最突出的部位为中国西南部西段的喜马拉雅条带、西北部的36N~42N段及柴达木断块的北缘;③东西向应变西边缘变化最大．此外,由西向东还具有正负交替的变化特征;④REN(东-北向剪切应变)与Rmax(最大剪切应变)数值较大的区域分别是喜马拉雅条带、西北部的36N～42N段、柴达木断块的西部、川滇菱形块体,以及阿拉善、祁连及塔里木断块的交界区;⑤青藏块体周边以面收缩为主,内部则以面膨胀为主．其以北的地区以面收缩为主．西界数值最大,东部数值最小(除燕山构造带外);⑥西部西区主压应变为南北向,主张应变为东西向．西部东缘区主压应变为近东西向,主张应变为近南北向．川滇菱形块体主应变的方向发生了很大的变化,北部地区为东西压南北张,南部地区则恰好相反;⑦中国大陆的应变模式可能是断块模式与连续模式的组合．此外,小尺度优势应变可能是剪切应变．造成上述结果除与印度板块的碰撞及边界耦合有关外,还与深部物质的活动及地壳介质的物性有密切的关系．必须指出,由于GPS测站在空间上分布的不均匀性,那么,由此而来的应变场,其应变尺度也不一样．     

GPS初步结果揭示的中国大陆水平应变场与构造变形

根据中国大陆不同来源的多个GPS区域监测网1991～1999年间的观测资料和“中国地壳运动观测网络”基本网1998～2000年的观测资料，联合处理得到中国大陆地壳水平运动速度场结果，通过最小二乘配置法建立中国大陆水平运动速度场模型，获得了基于连续介质假设的中国大陆水平应变场（或称为视应变场）初步结果. 分析了水平运动、应变场空间分布特征及其与强震的关系，并简要分析了2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震的区域构造变形背景. 结果表明：中国大陆中西部构造变形强烈，应变速率值高，又以青藏块体及其边缘和新疆西部最为显著. 除川滇、新疆西部外，大部分地区的近东西向断裂存在左旋剪切变形，近南北向的断裂存在右旋剪切变形. 而东部地区构造变形相对较弱. 强震通常发生在剪切应变率的高值区及其边缘，尤其是与构造变形背景相一致的剪应变率高值区. 昆仑山口西8.1级地震发生在最显著的东西向左旋剪切应变率高值区，从该区域的应变状态分析，具备近东西向断裂产生巨型走滑破裂错动的构造变形背景.     

西太平洋地区连续GPS整体网络最初结果

为了研究西太平洋地区的构造形变特征,在此建立了一个连续的GPS跟踪网络,并命名为西太平洋整体GPS网络(WING)。1995年至1997年3月该网共建有10个新站点。我们利用该网1995年7月到1996年10月的观测资料和国际GPS地球动力学服务(IGS)全球站的数据来估算各站点的日坐标,并采用自由基准方法以获取最优基线解。为了将估算的坐标归算到地球参考框架上,我们根据Heki(1996)的估算结果,假设筑波IGS站点正相对稳定的欧亚板块以约2cm/a的速度向西运动。我们发现:(1)海洋板块内各站点的运动速度与刚性板块运动模型吻合得很好;(2)板块边界附近站点的运动受到板块边界形变的影响。在这些板块边界中,马里亚纳和冲绳海沟的弧后隆起(扩张)清晰可辨;(3)位于东亚地区的各站点正相对稳定的欧亚板块向东到东南方向运动,反映了印度板块和亚洲板块北向碰撞的长距离效应。     

福建省GPS连续观测基准站的选址

介绍了福建省30个GPS连续观测基准站的勘选过程。在勘选过程中,应用TEQC数据预处理软件,对预选的基准站进行24小时的测试,并做出质量分析。从而勘选出满足规范、可靠、安全、科学的GPS连续观测基准站站址,为GPS连续观测基准站建站提供依据。     

中国大陆现今地壳运动的GPS分析与构造变形模拟

正中国大陆位于欧亚板块东南部,受印度板块、菲律宾板块和西伯利亚—蒙古亚板块的夹持,是全球岩石圈变形和地壳运动最强烈的地区之一,也是全球大陆地震多发区。因而,研究我国大陆内部的变形,对于认识长期的岩石圈动力学过程与变形模式,了解断层的作用机制以及进行地震危险性评估都有十分重要的意义。我国于20世纪80年代末开始用GPS监测地壳形变,之后的20多年,先后在青藏高原、川滇、天山等地区陆续开展了流动GPS观测,获取了大量的GPS测站资料。随着中国地壳     

基于GPS连续运行基准站的中国区域共模误差研究

共模误差是GPS台站位置时间序列中的主要误差源之一,分离和消除共模误差可以探测到原先淹没在噪音中的微弱信号。本文对中国260个卫星导航定位基准站2011～2018年的数据进行处理,获得了位置时间序列,采用主成分分析（PCA）方法对其扣除构造运动等形变信号后的残差序列进行区域共模误差分析。结果表明,PCA方法有效地提取了中国区域共模误差,经过滤波后时间序列的信噪比明显提高,第一主分量空间分布均一,第二主分量空间分布呈现明显的梯度变化,表明第二主分量不是少数台站的局部效应,是对第一主分量的补充和修正,中国区域的共模误差分析不能忽略二阶分量。对振幅调制的影响进行了对比分析,发现顾及振幅调制的共模误差不仅明显减弱了年周期的特征,还显著降低了闪烁噪声,表明由于参数过于简化而未被估计的“信号”会演变成共模误差,未被正确模型化的“信号”会影响区域滤波的准确性。     

全球及中国大陆强震时序活动特征

基于强震目录,讨论了全球、中国大陆西部及周边“大三角地区”和中国大陆地区强震活动时序特征。依据8级地震分段活动特征分析认为,20世纪60年代前后全球特大地震活动状态存在显著差异;利用最优分割统计分析认为,自1800年以来“大三角地区”经历了持续时间为100余年的8级地震活动过程;进一步分析认为全球和“大三角”地区强震活动可能具有至少百年尺度的地震“周期”,而且具有一定的准同步性。中国大陆地区MS≥7.0浅源地震活动明显受控于“大三角”地区和全球更大空间尺度的地震活动,地震活动时序上表现为十几年和近百年不同时间层次上的活动特征。     

GPS连续站的环境变化对解算结果精度的影响定量研究

采用统一的参考框架和数据处理方案,对中国大陆构造环境监测网络GPS连续观测站自2010年6月正式运行以来所有观测数据进行解算,得到可靠的连续站坐标时间序列结果。在此基础上,对GPS连续观测时间序列出现的非线性、非周期性异常变化,开展现场调研核实与分析,梳理异常GPS观测站的环境变化情况并确定可能影响因素,针对树木等遮挡物对观测结果的影响,选取部分测站的已有数据通过人为设定环视角、屏蔽部分卫星信号等方式进行数据筛选实验,结果表明环视角提高对垂向的影响大于水平方向,当环视角提高到20°时可以有效地改善多路径效应引起的影响,对净化原始数据很有利,环视角增大到30°时坐标的精度下降比较明显;屏蔽部分卫星信号在一定程度上能够提高坐标的精度,但比较繁琐,不适合处理大规模的数据,对个别流动站不超过4天的数据进行检查和改正具有一定可行性。     

利用GPS观测结果反演中国大陆及邻区现代构造变形运动

通过模拟水平应变率场获得了中国大陆地区相对于稳定欧亚大陆的现今地壳运动速度场.用此方法得出的应变率解相当于一个牛顿体薄壳在水平作用力下的反应.在模型中印度板块和阿拉伯板块相对于欧亚板块的速率采用了由NUVEL-1A模型的欧拉矢量所定义的速度值作为约束,对每一个单元格中的模型应变率张量通过地震矩张量和第四纪活动断层滑动速率加以约束.模拟结果表明,在各向同性的不均匀体中由NU-VEL-1A模型所定义的印度板块相对于欧亚板块的运动绝大部分都被近南北向的地壳缩短变形所吸收,走滑运动只占了非常小的比例.在各向异性模型中,走滑运动分量增大,但最大不超过总量的25%,说明在调节整个青藏高原构造变形的过程中,逆断和地壳增厚起了主要的作用.     

北京市土层GPS连续站数据的初步利用

处理了北京地区GPS连续站的数据,发现京郊一些土层连续站水平分量变化和基岩站差别不大,垂直分量与基岩站不完全一致.利用北京地区GPS连续站的观测数据结合北京地区周围10个IGS站,用GAMIT软件进行解算,讨论了土层连续站数据在地震研究中应用的可能性.     

中国地壳运动观测网络GPS基准站时间序列分析与研究

本文给出了中国地壳运动观测网络27个GPS基准站测站信息。采用统一的数据处理策略和最新的地球物理模型,利用GAMIT/GLOBK软件解算了这些站1999—2011年底的观测资料。定量计算了同震位移、更换仪器等事件对基准站的影响。在此基础上,给出了ITRF2005框架下由27个站组成的中国大陆地壳运动速度场。     

顾及共性误差的南极半岛地区连续GPS站坐标时间序列分析

共性误差是区域连续GPS网络中存在的一种与时空相关的主要误差源.对区域网络使用空间滤波能够有效减小这种误差并改善坐标时间序列的精度.本文使用GAMIT/GLOBK 10.5软件解算南极半岛区域11个GPS测站2010-2014的数据,各测站独立估计的单天解组成坐标时间序列.利用堆栈法（stacking）、主分量分析法（principal component analysis,简称PCA）和Karhunen-Loeve展开法（KLE）对其进行空间滤波,在利用PCA和KLE方法进行空间滤波时,使用前两个主分量作为共有模式分量.结果表明：三种方法均能有效提取南极半岛区域共性误差, PCA方法的滤波效果明显优于stacking方法,略微优于KLE方法;空间滤波能够有效减小残差时间序列的振幅、功率和RMS;对坐标时间序列进行空间滤波能够有效降低其线性项和周期项误差,从而提高线性项和周期项估计的精度.共性误差的谱分析结果显示在U方向上存在9.4天、13.7天等短周期的信号,推测共性误差组成成分中可能含有与海潮相关的误差源.     

高频GPS坐标时序的噪声特性分析

为研究高频GPS坐标时序的噪声特性,对芦山地震前后三天,北京时间8:00—9:00,位于四川盆地8个CORS站50Hz的高频观测资料进行解算与分析。分析过程中,分别采用恒星日滤波和主成分滤波分析以及去除时空噪声,并采用功率谱分析经滤波后的坐标时序。结果表明,高频GPS坐标时序的谱指数在1.6~2.0间,符合白噪声+随机游走噪声模型特性。建议当利用高频GPS研究地表运动特性、监测大型建筑的运动结构或确定GPS动态实验平台姿态时,应考虑高频GPS坐标时序的这一噪声特性。     

中国大陆GPS连续观测站测得的日本9.0级地震同震位移与震前变化

利用中国大陆GPS连续观测站资料, 获取了2011年3月11日日本9.0级地震造成的连续站同震位移。 计算结果表明, 位于我国东部尤其是东北地区的台站在水平方向都有明显的同震位移, 且离震中越近同震位移量越大, 其中绥阳站的水平同震位移量最大, 达到33 mm。 通过对时间序列分析发现, 有明显同震位移的连续站, 震前水平方向的运动速度都有放缓的趋势, 可能是一种形变前兆现象。 这些GPS观测到的同震位移及震前运动速度异常, 对于进一步研究前兆地壳运动、 地震动力学特征以及精化中国大陆地壳运动速度场都有重要意义。     

GPS连续观测站基线与地震危险性分析

根据中国地壳运动观测网络基准站1999—2009年的资料,文中应用小波方法对中国大陆的有关GPS基线时间序列进行了分离,通过对各个频段小波分解结果的分类分析,我们获得如下看法:①在2001年昆仑山口西Ms8.1级与2008年汶川Ms8.0级强震前,部分GPS基线小波分解中低频段(A8,D8,D7,D6,D5)在数月至1年以上的时间内发生较明显的变化,说明浅源大地震的孕育发生与大区域构造活动增强相关;②与北京十三陵(BJSH)相连的BJSH-YANC,BJSH-JIXN,BJSH-TAIN,HLAR-BJSH,CHUN-BJSH基线近期都存在一定程度的异常,显示北京周围地区压性活动增强,首都圈地区2006—2008年大面积垂直形变结果也反映该地区存在一定的异常。目前尚无足够的证据证明这种形变异常变化是否与汶川地震有关。但也许提示2008年华北北部地区的构造活动已从常态活动开始转向异态活动,有可能是强震孕育的信号,应给予密切跟踪研究。