利用高频GPS技术进行强震地面运动监测的研究进展

回顾了高频(1 Hz) GPS在地学应用中的研究进展和主要的数据处理方法,全面比较了高频GPS与地震仪的工作原理与性能,认为高频GPS可为后者进行有效的补充;分析了高频GPS应用于监测短周期强震地面运动的技术优势,以及在处理方法和实际的地学应用中存在的不足;通过对高频GPS的应用领域与发展前景的研究,对我国开展高频GPS数据的处理方法与地学应用研究提出了自己的观点和看法.     

高频GNSS实时地震学与地震预警研究现状

为实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,如何提高地震灾害监测预警和风险防范能力成为我们关注的重点.本文给出了国际上GNSS位移记录、强震动加速度记录、测震速度记录在地震预警中的应用现状,并总结了各自的特点,归纳出围绕高频GNSS地震学在震级与破裂过程实时反演中的几个需要进一步研究的关键问题：（1）引入北斗系统,基于高频GNSS（GPS/BDS）双系统的实时位移解算方法来提高实时单站位移解算精度,使实时解算精度达到厘米级;（2）开展强震仪加速度记录基线偏移校正研究,弥补地震近场GNSS站密度不足问题;（3）强震仪加速度记录与GNSS位移记录特点不同,开展强震仪加速度数据与GNSS位移数据实时融合处理研究,快速获得包含丰富地震形变和速率的波形数据;（4）测震学方法可快速估算震级,但是在强震发生时会出现震级饱和现象,造成震级估算偏低.需要开展基于GNSS位移时间序列的多种方法相结合的实时震级估算方法研究,通过与地震学方法比较和结合,来得到精度高、计算快的震级估值算法;（5）基于高频GNSS、断层初始模型快速选取、断层尺度、参数自适应调整是快速判断断层破裂方向的基础,在断层破裂过程自适应准实时反演算法方面需要进一步加强.通过国内外研究现状调研、分析,表明基于高频GNSS地震学的震级快速确定、震源破裂过程准实时反演算法的发展将对我国地震预警系统从"二网融合"到"三网融合"提供坚实的技术支撑.     

高频GPS和强震仪数据在汶川地震参数快速确定中的初步应用

高频GPS可以实时获取地表位移数据,在地震学中有十分重要的现实应用,比如快速获取震中、震级、地震烈度甚至震源破裂过程.本文以汶川地震为例,首先利用近场7个GPS台站数据反演震中位置,由于高频GPS和测震学确认的震相不一致,两种震中结果相距约15.7 km.然后对高频GPS和强震动数据进行了比较分析,我们的统计结果表明,尽管由于工作原理不同,高频GPS数据中的地震动峰值与强震记录相比存在明显差异,但是高频GPS记录的PGA、PGV和PGD同样可以作为计算地震烈度的指标.进而,使用SMBLOC程序对强震记录进行事后的基线偏移校正,得到与实时高频GPS精度相当的地表位移序列.最后,采用移动平均窗口对这些位移数据作平滑,基于最速下降法和OKADA模型,对汶川地震断层破裂的过程进行了回溯性准实时反演.结果表明,汶川地震主断层由西南向东北方向破裂,以14∶28∶04为基准,在震后20 s提供初始震级M_W7.0,震后70 s震级稳定在M_W7.8,但断层仍在破裂,在震后159 s根据位移波形判断事件基本结束.研究表明,实时地表位移数据可以快速准确获取强震震级和破裂方向,从而使得高频GPS将对现有地震预警系统提供很好的补充.     

应用于地震预警系统的实时高频GPS接收与处理软件设计

针对高频GPS实时处理技术在地震预警系统中的应用要求,对GPS数据实时数据接收、处理等关键技术进行研究,研发了应用于地震预警系统的实时高频GPS接收与处理软件.软件具有实时GPS数据与地震数据同步接收、实时GPS数据定位、数据存储、网络数据服务等功能.本文详细介绍了软件架构和RTCM3.1格式实时GPS数据流的解码方法、实时GPS定位软件TrackRT软件在本软件中的应用.     

超高频GPS记录地震位移信号的能力评估:一个人工爆破震源的实验

利用2014年6月福建省地震局进行的人工爆破实验的50 Hz超高频GPS观测数据,采用快速预报星历以及事后精密星历,对观测的数据分别进行准实时和事后精密处理。结果显示高频GPS在差分处理模式下,其水平向噪声大致为5 mm,垂直向大致为10 mm。高频GPS差分单历元解在采用快速预报星历与事后精密星历得到的结果基本一致,因此采用快速预报星历进行高频GPS实时解算的结果具有很高的可靠性。同时,通过比较并址的高频GPS和强震仪信号的波形和频率成分发现,差异主要是由于高频GPS和强震仪记录对于不同频率震动信号的响应不同,两者在重叠的频段上有较好的一致性,而这种差异本身体现了一种互补的特征。因此,高频GPS数据的实时处理结果具备监测地表震动的能力,可应用于地震烈度速报与地震预警,成为地表震动和地震研究的良好补充。     

单站GPS测速在实时地震监测中的应用

本文提出一种利用单站GPS载波相位或多普勒观测数据,基于单站GPS测速法实时确定地震监测台站运动状态(速度)的新方法.针对2010年4月4日发生于墨西哥Baja California(32.259°N,115.287°W)北部的M_w7.2级EI-Mayor-Cucapah地震事件,选取震中邻近区域(200 km内)若干采样率为5 Hz的高频GPS观测站数据进行实验.结果表明:基于新方法所得测站速度结果能够很好地反映出地震期间监测台站的瞬时运动状态,测站P496和P744计算的速度结果与其并置强震仪观测结果具有很好的一致性.     

高频GPS单历元精密定位及GPS地震学的研究进展

本文综述了高频GPS单历元精密定位的发展历史、数据处理、恒星日滤波和空间滤波、以及观测精度和噪声特点,并着重介绍了由此衍生的GPS地震学的发展状况.随着观测技术和单历元数据处理方法的不断提高,特别是多系统GNSS(GPS、GLONASS、Galileo和BEIDOU)的融合以及卫星轨道和卫星钟差改正等高精度定位产品的实时发布,高频GPS精密定位技术将在地震科学领域的应用迎来广阔的发展前景.     

烈度仪记录与强震及测震记录的对比分析以2015年河北昌黎ML4.5地震为例

以2015年河北昌黎M_L4.5地震中测震、强震及烈度仪台站记录到的事件波形为研究对象,通过对比分析挑选的两组观测台站的记录波形以及不同台站的噪声记录特征,获得了烈度仪台站观测记录能力及特点的认识.结果表明:烈度仪台站产出的记录在部分频段 (1—10 Hz) 与传统强震台站、测震台站均有较好的一致性,但在中长周期部分存在较大差异;在相同观测频带 (0.1—10 Hz) 下,由烈度仪台站记录积分得到的速度时程、位移时程也与强震台站、测震台站的观测结果具有良好的相关性,说明烈度仪台站产出的加速度记录具有一定的可积分性;烈度仪台站记录的噪声水平远超出强震台站和测震台站,基本为仪器自噪声,不包含天然地脉动成分.此外,由于本研究所用的烈度仪采用了16位的A/D转换器,对震相到时的精确拾取产生了不利影响.综上,本文认为烈度仪台站较适用于中强地震的近场观测.      

基于测震强震仪器健康状态数据的应用集成开发

首先介绍测震和强震仪器健康状态数据的集成方法,然后将方法应用于仪器健康状态分布式监视系统的服务器端设计,并通过综合应用Java EE、消息推送和WebGIS技术实现数据集成基础上的应用集成。系统具有功能实用、性能优异及界面友好的特点,在地震台网应用中有助于提高运维工作效率,同时可为测震强震台网业务系统的综合集成以及同类应用软件的开发提供典型示范。     

强震动观测和应用及山西数字强震动台网

对强震动观测的意义,强震仪的发展历史,强震动观测与通常地震观测(测震)的区别,国内外强震动观测的现状以及强震动观测的应用情况进行了论述.此外,对"十五"期间建成的山西数字强震动台网进行了简要介绍.     

浅谈芦山地震

地震序列是对地震现象的回顾性描述,只有在地震序列结束后它才有可能被确切无疑地判定.鉴于龙门山断裂带或地震带的整体性、统一性和系统性,不可否认在其西南段发生的芦山地震是与汶川地震一样的同属于龙门山断裂带的事件.鉴于芦山地震的震源位置、震源机制、震级大小和破裂区覆盖的范围,目前可认为它是汶川地震迄今最大的余震.鉴于地震序列的判定是对地震现象的唯象的描述,有相当的任意性,对芦山地震究竟是"新的主震"还是"汶川余震"的"讨论"实质上是在根据经验判定地震的类型,即使目前看"主震说"提出的4条"论据"明显缺乏说服力,"余震说"比较有说服力,但最后都需要等到地震序列结束之后才有可能"定论".作者认为,相对于需要等到地震序列结束之后才能"定论"、甚而在地震序列结束之后未必能"定论"的芦山地震究竟是"新的主震"还是"汶川余震"问题,应当更为关注芦山地震的发生引出的一些重要的亟待研究的科学问题与防震减灾问题.     

云南地区地震灾情特点

本文分析了有记载以来发生在云南的一百多次破坏性地震,其中包括七十年代发生在通海、昭通、龙陵三次七级以上地震的灾情,概述了云南地区地震灾害的一般性特征和地方性特征,为减轻地震灾害对策研究参考。     

2004年11月1日青岛崂山3.6级震群概况

2004年11月1日青岛市崂山区王哥庄境内发生3．6级震群,震中区强烈有感,并造成一定程度的破坏,崂山区、青岛市区大部分区域震感明显。本文从震群监测、地震影响、地质构造、序列时空特征及趋势判定、地震应急等方面概述该震群。     

1994年世界灾害地震综述

本文综合叙述了１９９４年世界地震灾害的概况和特征；不同国情的地震灾害特点；成灾主要原因：地震预测、预报和抗震减灾的一些问题。     

东亚及西太平洋地区的地震系列

东亚及西太平洋地区的强震与中强震系列可以分类为板间地震系列与板内地震系列。本文研究了它们各自的特征、公式及其相互关系。如果把本区作为一个自动调节与相对平衡系统来考虑，可以较满意地说明上述结果。如果此看法能成立，使用地震系列准确地预测强震将有广阔的前景，并为地震预测提供一个现实的、可行的、较准确的预测方法。     

抓住邢台地震不放的三十年

为纪念邢台地震３０周年，唐山地震２０周年，笔者回顾了在邢台现场十多年工作中对敬爱的周恩来总理亲切号召的体会和许多 重要指示的理解及所走过的科研里程及在地震预报研究中诸多概念的提出和进展，都是在总理精神鼓舞下，强烈的责任感趋势下得到的。     

对“十五”期间防震减灾社会需求的分析

分析了“十五”期间社会，政府对防震减灾工作的需求，联系工作实际进行了全面论述和分析，并对推进防震减灾提出了一些有益的政策建议。     

2003年6月5日青岛崂山4.1级震群概述

2003年6月5日青岛崂山区发生4．1级震群。这次震群是青岛历史上少有的，青岛市普遍有感，造成了一定的社会影响。文章从地震影响、地质构造、历史及现代地震、序列特点及性质判定、地震应急等方面概述了本次震群。     

应急预案在地震应急响应中的作用——以唐山地震、汶川地震为例

为了更好地促进地震应急工作,本文以20世纪90年代初我国地震应急预案工作起步为分界,选取1976年唐山地震和2008年汶川地震为例,通过对比两次地震后在应急组织与指挥、灾情信息传送与发布、应急响应与救援3个方面的情况,解释地震应急预案在地震应对中的作用及其存在的问题,为今后我国地震应急救援工作提供有益的启示。