利用GPS地形变资料在大地坐标系中计算应变

根据正交曲线坐标中应变张量的定义，得到了用大地坐标的椭球面上计算应变的方法。由此可直接利用ＧＰＳ或其他３维大地测量技术得到的位移或其他形变量计算地应变。这一方法克服了利用平面坐标作计算的限制，无投影误差影响。本文给出了用首都圈ＧＰＳ地形变监测网１９９５￣１９９６年椭球面上的位移求得的应变量。     

临汾水准巨幅形变的位错理论模拟与异常性质判定

在假设临汾水准两次巨幅形变异常为断裂错动的情况下,基于矩形断层位错模型模拟了罗云山断裂（土门-峪里段）错动所引起的垂直形变场分布,并通过D-InSAR技术对研究区域内的地面形变场进行实测,分析结果表明：（1）断裂错动理论上可导致长轴与断裂走向平行的椭圆状变形区域,位于断裂上盘的区域中心变形量最大,变形量向外围逐渐衰减为零,两次错动导致的变形波及范围分别约为长轴18Km和26Km,短轴12Km和17Km,显著变形幅度分别约为1-3mm和4-14mm。（2）D-InSAR实测形变场显示两次异常期间研究区域内未发现与断裂走向一致的连续变形区域,仅在盆地内部存在可能由于过量开采地下水所导致的地面沉降,变形范围约为10-12mm和10-15mm。（3）实测形变场与理论形变场在变形区域和变形幅度上均不一致,说明断裂活动引起临汾水准巨幅形变的可能性不大,可能为断裂上盘的土层局部变形所致。（4）通过断层位错模型的理论模拟和D-InSAR技术的实际监测相结合可以有效地确定跨断层水准巨幅形变异常的性质,为重大水准异常核实提供科学依据。     

GPS单历元定位新算法用于滑坡监测di

在滑坡变形较大时，常规GPS静态观测方式满足不了滑坡实时监测的需要. 本文结合滑坡变形的特点，利用GPS单历元定位新方法frac34;单历元阻尼LAMBDA方法，对滑坡实时形变进行了监测试验. 该方法不需要考虑GPS载波相位测量中棘手的周跳问题，每一历元即可搜索到正确的整周模糊度，从而获得监测点厘米级精度的坐标. 采用平滑方法后可以分辨出毫米级精度的坐标和滑动速度，扩大了GPS形变监测的应用范围. 本文简要介绍了新方法的原理，并使用低价位的单频GPS接收机，在江西省一个实测滑坡中取得了较好的应用效果.       

基于非线性运动分析的CGCS2000下我国CORS站运动特征

CGCS2000(中国地心坐标系统2000)下CORS(全球导航卫星系统连续运行参考站)站的非线性运动主要受到地壳非构造形变信息、框架点公共误差信息和观测误差信息的组合影响,分析我国CORS站坐标时间序列中包含的非线性运动信息是维护CGCS2000坐标框架精确性、可靠性的基础.本文研究方法首先采用国际卫星对地观测数据及相关地球物理模型,计算了由质量负荷效应造成的地壳非构造形变, 并以此修正了这些非构造形变对国家CORS站坐标时间序列的影响.其次采用主成分空间滤波算法(PCA)提取质量负荷改正后的CGCS2000坐标框架公共误差(Common Mode Errors, CME)的时空特性.最后采用最大似然法定量估计了负荷改正和滤波后的国家CORS网坐标时间序列的噪声特性,采用加权最小二乘法评定了考虑不同噪声影响的CGCS2000框架下的国家CORS网年速度估值和实际精度.     

地球非对称变形的最新观测证据

根据2001年3月IERS公布的全球近600个GPS站、SLR 站及VLBI站的站坐标、速度及它们的误差估计，研究了地球的现今非对称变形．结果表明，以赤道为界，北半球目前仍处于挤压变形中，而南半球则处于扩张变形中．若以90Ｅ 和90Ｗ 经线为界，则以180经线为中心线的太平洋半球处于挤压变形中，而以0经线为中心线的大西洋半球，则处于拉张变形中．这种变形再次证明地球处于双重非对称变形之中，而且，如果以6366740.0m作为理想地球平均曲率半径，根据空间大地测量结果算得的体积变化率达到0.6651012 m3/a．      

球坐标系下三维大地电磁正演研究

大地电磁正演理论研究热点一直以来主要集中在如何提高计算效率和精度,但在剖面足够长、探测深度足够大的情况下,传统的笛卡尔坐标系数值模拟方式难以准确拟合地球曲率形态.本文研究了基于球坐标系的三维大地电磁正演,推导了交错网格有限差分三维正演公式,与一维解析解和三维标准模型测试对比,验证了正演算法的正确性.通过理论模型计算,对比分析球坐标和笛卡尔坐标系正演结果表明：球坐标系模拟更合理,避免了传统笛卡尔坐标拉伸投影所引入的误差,可代替目前的笛卡尔坐标模拟方法.基于球坐标和笛卡尔坐标系的三维大地电磁正演响应值随着频率变低差异越明显.球坐标和笛卡尔坐标计算结果差异度与频率、模型结构和电阻率有关.本文模型计算结果在数万秒周期处已出现接近10%的差异,对于较大尺度的长周期大地电磁,地球曲率的影响不能忽略.     

基于大地形变监测的大震预测问题思考

本文以中国西部大地形变监测与地震预测实践为基础, 简要总结回顾了利用大地形变进行强震预测研究的工作思路、方法和一些进展; 进而结合2001年昆仑山口西8.1级、 2008年四川汶川8.0级特大地震前区域地壳运动变形背景和已有的研究结果, 分析和探讨了基于大地形变监测、 并考虑地震构造的差异性来进一步提高大震预测的有效性...     

小区域GPS形变监测网GAMIT数据处理结果与IGS站选取的关系探讨

利用GAMIT软件对北京市GPS形变监测网的2004年6月6日到6月12日的数据进行了处理,在处理过程中,对IGS站的选取分了4种情况:①选取13个IGS站;②选取10个IGS站;③选取6个IGS站;④选取1个IGS站。并对4种情况得出的结果从基线重复率WRMS、基线分量的偏差、标准化均方根差NRMS进行了比较,得出以下结论:对于100km内的小区域GPS形变监测网,使用GAMIT软件处理GPS观测数据,最好选取IGS站为区域网提供参考框架;同时对小区域的GPS形变监测网选取6个IGS站就比较合适,解算结果的精度可以达到监测地壳形变的要求;IGS站并不是数量上一定要多,但空间分布要尽量均匀,测站的近似坐标尽量准确。     

福建地壳运动观测网络观测成果初步分析

利用最新GAMIT软件,对福建省地壳运动观测网络的厦门、福州、泉州、龙岩、南平5个GPS基准站2004年3月1日至2005年3月6日的观测资料在ITRF2000全球坐标系统框架下,使用IGS精密星历数据及其核心观测站的坐标和运动速率为控制参数进行了统一解算,并利用GLOBK软件进行联合平差,得到了5个测站的观测精度。结果表明,福建地区形变南强北弱、东强西弱,且该地区随中国大陆较均匀地向SE（SEE）方向运动。     

北京市地震局GPS形变监测工作系统的建设

GPS技术在监测地震与地壳运动中已经得到应用，北京市地震局在北京市2002年启动建设的全球卫星定位综合应用服务系统基础上，于2003年开始GPS形变监测工作系统的建设，这是一个小区域连续的高密度GPS形变监测工作系统，获取高精度的北京市GPS基准站地心三维坐标，为地震监测和地壳运动的科学研究提供良好的GPS数据素材。     

南北地震带大地形变监测与大震预测问题思考

本文以南北地震带及其附近地区大地形变监测与地震预测实践为基础,简要总结回顾了利用大地形变进行强震预测研究的工作思路、方法和一些进展;进而结合2001年昆仑山口西8．1级、2008年四川汶川8．0级特大地震前区域地壳运动变形背景和已有的研究结果,分析和探讨了基于大地形变监测,并考虑地震构造的差异性来进一步提高大震预测的科...     

基于非均一场源的球坐标大地电磁模拟方法

大地电磁测深理论与数据处理解释均假定平面电磁波垂直入射地下空间,但随着研究尺度的逐渐扩大,使得因地球弧度产生的影响难以忽略.此时,传统笛卡尔坐标体系及平面波场源不再适用于大尺度的大地电磁数据正反演解释.本文提出并实现了一种基于球坐标系的大地电磁交错网格有限差分三维正演算法,并对电场进行极向-环向分解,结合球谐函数和贝塞尔函数构建了可取代平面波的场源模型.首先利用经纬度信息构建三维地电模型,将场源设置于模型空间正上方,然后通过直接求解球坐标系下麦克斯韦方程来获得大地电磁响应.在此基础上,本文设计了球坐标下具有不同分辨率的多个三维地电模型,阐述了由球体模型到笛卡尔模型的转换方法,详细对比了两种坐标体系在计算效率、所求得的电场和视电阻率方面的差异.结果表明二者差异度主要与电性横向分布和地图投影方法有关,与周期并不存在明显的单调递增关系.     

用平滑滤波拟合法分析大同地震前后地壳垂直形变

利用平滑滤波拟合法，对大同地震（Ｍｓ＝６．１）前后的３期（１９８４、１９８７、１９９１）地壳垂直形变资料进行了处理和分析。结果非常清晰地显示出大同地震前的地壳垂直形变模式为典型的四象限分布特征。其主压应力方向近似为南—北向，主张应力方向近似为东—西向，这与震时的震源机制解一致。震后的地壳垂直运动恰好相反，明显地反映了弹性回跳特征，震源也刚好位于四象限交叉点附近。获得如此清晰的震前四象限分布图象，目前确实少有。     

三峡水库的建立对库区地球重力场及地壳形变的影响

作为人造工程的三峡水库的建立，使得库区水体聚集，地球质量重新分布，将使地壳的物理结构以及局部地球重力场发生变化．针对上述问题，对库区的水准面、点绝对重力值、垂线方向和高程、高程基准面等的重力场变化以及地壳形变进行了研究．主要结果是：当蓄水水位达到峰值１７５ｍ（坝高）时，大地水准面有２．２３－１１．２ｍｍ的变化，点重力值有（０．８３－４．６）×１０^－５ｍｓ^－２的变化，垂线偏差的变化分别为－０．６２＂－６．５０＂（南北方向）和－６．４２＂－１．３４＂（东西方向）地壳的形变量为１．３２－６．６５ｍｍ，这些变化将引起测区的高程产生３．５５－１７．８４ｍｍ的变化．因此，原有库区及其附近的测量资料（包括水准、天文、重力等）必须审慎使用，并应建立库区形变监测网，对地壳形变、地震、滑坡、大坝变形等进行监测．     

香港GPS基准站坐标序列特征分析

利用香港GPS连续运行参考站网络2001年1月至2007年8月的观测资料,全面深入地分析了12个基准站坐标序列特征.本文采用主成分空间滤波算法去除公共误差,来提高坐标序列的信噪比,并采用最大似然估计准则定量估计滤波后坐标序列的噪声特性,计算了地球表面质量负荷（包括大气、非潮汐海洋、积雪和土壤水）对香港GPS基准站坐标序列的影响.研究结果表明：香港GPS基准站坐标序列具有高度的空间相关性,其公共误差具有较强的季节性变化特征;地表质量负荷变化引起的香港地壳形变可以解释公共误差序列中约为3mm的垂向周年变化,经过质量负荷改正后的公共误差序列与高阶电离层误差高度相关;滤波后坐标序列的噪声特性可以用可变白噪声加闪烁噪声模型来描述,顾及闪烁噪声所计算的速度误差要比只考虑可变白噪声计算的速度误差大2~6倍;基准站间存在达1.5 mm/yr的相对水平运动,揭示香港地区存在活动断层;部分基准站坐标具有明显的振幅为1～2 mm本地季节性变化,所有测站的残差序列也表现出强烈的季节性变化.     

地壳形变短临异常与地下水位短临异常关系及识别方法的初步研究

对1976以来华北地区Ms≥5．0地震前的地壳形变和地下水位资料进行了系统整理,分析研究了地壳形变短临异常与地下水位短临异常间的关系,假如把相距不超过70km的一组形变与水位异常称为一个异常对次,则有：①临震异常对次远远小于短期异常对次;无论是短期异常还是临震异常,形变异常开始时间大部分早于水位异常开始时间;②住短期异常过程中,变形压或压缩与水位升、变形张或膨胀与水位升的异常对次所占比例不高;变形压或压缩与水位降、变形张或膨胀与水位降的异常对次所占比例较高,且变形张或膨胀与水位降占优,在临震异常过程中,变形压或压缩与水位升的异常对次所占比例远远大于变形张或膨胀与水位升的;③地壳形变短临异常与地下水位短临异常的关系可表示为Y=a0x＋a1,其中y和x分别为地下水位和地壳形变短临异常规测值。最后提出了判断短临前兆异常的新方法,即异常放大法。     

地面运动强度度量参数与双线性单自由度系统变形需求的相关性研究

研究了用峰值地面运动加速度（APG）、 峰值地面运动速度（VPG）、 峰值地面运动位移（DPG）、 谱加速度AS(T1)（在结构基阶周期的谱加速度值）和VPG / APG作为地面运动强度度量参数（IM）与双线性单自由度（SDOF）结构系统的变形需求之间的相互关系， 并用相关系数rho;表示. 通过非线性动力分析得到的结果表明， 谱加速度AS(T1)和VPG与双线性SDOF结构系统的变形需求有着很好的相关性. 因而， 进一步研究了分别以谱加速度AS(T1)和VPG作为IM时， 对3个周期（T=0.3 s、1.0 s和3.0 s）的SDOF结构系统的变形需求估计时的有效性（这里的有效性是指在给定IM下结构响应的离散性）.      

大地水准面高对InSAR大范围地壳形变监测的影响分析

由于InSAR数据处理所用的WGS84参考椭球系统与通用的DEM高程系统(EGM96大地水准参考面)不一致,在InSAR形变监测分析中会引入大地水准面高导致的误差.本文利用覆盖青藏高原北部阿尔金断裂带西段的27景Envisat ASAR宽幅模式数据和44景条带模式数据,研究了大地水准面高与InSAR大范围形变测量不确定性的关系:(1)模拟分析表明对于100 m的垂直基线,8.8 m的DEM测量误差,若研究区域存在20 m的大地水准面高的变化,对宽幅或条带模式InSAR形变测量造成的影响将由3 mm增至10 mm左右;(2)实例验证表明对于不同的研究区域,大地水准面高与该地区地形变化存在较大相关性,对于同一研究区域,垂直基线的大小决定了大地水准面高对InSAR不确定性的影响程度;(3)对于大地水准面高有较大梯度变化的研究区域,组合短基线方法与去除轨道平面的方法难以消除大地水准面高的影响.使用基于WGS84高程系统的DEM,可以为InSAR形变测量分析提供统一的高程基准,有效避免大地水准面高误差的影响.     

三度剩余重力异常源全方位成像的理论和方法

根据三度体引力位V（p）和引力场（总引力场F（p）及其垂向分量△g（p））的球谐分析理论,在球坐标系内,就起伏观测面上的三度体剩余重力异常△g（p）,提出了一种异常源全方位成像的理论和方法.其特点是：直接利用起伏观测面上的异常数据；把垂直引力场△g（p）的全方位延拓及其向总引力场F（p）和引力位V（p）的转换,和△g（p）异常源质量、质心、形态、边界位置反演等诸多问题的解决有机地结合起来,给出了多方位的场源图像,能够为最优化反演方法提供初始模型选择的依据.     

内核地球的自转运动和地球固定参考系的研究

本文研究了内核地球模型下的地球表面的旋转运动和地球形变场的复数矢量球函数表示,以及外壳固定参考架、地球参考系的理论定义和它们之间等价性的理论证明.同时给出了液体外核（FOC）、固体内核（SIC）和整体地球的转动惯量张量和角动量的具体表达式.在考虑到引潮力位对地球形变场的影响下,研究了地幔相对角动量的具体表述.本文的工作是对前人有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.