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.     

由APRGP97～APRGP99的GPS联测资料确定的亚太地区地壳形变

使用伪无基准（pseudo nonfiducial）算法、利用GIPSY软件,归算了APRGP97、APRGP98 和APRGP99的GPS资料．对大多数站所得解的站座标的精度：南北分量是1～2mm,东西分量是2～5mm,垂直分量是5～10mm;并初步获得亚太地区84个站在ITRF97中的运动速度,其水平方向的精度约为1～4mm/a．基于ITRF97速度场建立一个新的现今全球板块运动模型ITRF97VEL,由此获得这些站相对于该模型的现今形变速度,并对这些站相对欧亚板块的运动情况作了初步分析．     

基于ITRF2005的全球板块运动模型

利用最新的国际地球自转服务(IERS)发表的国际地球参考框架ITRF2005的速度场,建立了一个完全基于现代空间大地测量实测结果的现今全球板块运动模型ITRF2005VEL,并与地质模型NNR-NUVELlA及以往利用ITRF序列所建立的模型进行了比较.结果表明,从整体上看ITRF2005VEL与NNR-NUVELlA模型有较好的一致性,且较以往的ITRF序列的模型精度更高,但同时也存在着一定的差异性,这与观测台站、板块本身等相关因素都有关.本文还由ITRF2005VEL模型计算了构造板块的总角动量,结果不为零,说明ITRF2005框架有可能不满足无整体旋转的要求.     

利用GNSS连续观测资料获取高精度动态速度场的研究

基于计算获取的ITRF2005下中国地壳运动观测网络工程GNSS连续观测站1999~2013年的站坐标时间序列结果,采用小波分析方法和加权最小二乘法评定顾及周期性非构造运动和不同噪声影响的GNSS连续观测站的月时段、半年时段、年时段速度估值和精度,探讨利用GNSS连续观测时间序列获取稳定速度场与时间序列时段长度的关系。研究结果表明:剔除年周期和半年周期运动后可得到更稳定且精度更高的年时段和半年时段速度场,但月时段速度场结果离散度大;采用小波滤波方法可提高GNSS连续观测结果的可靠性,通过小波滤波分析逐步剔除白噪声、闪烁噪声和随机漫步噪声后计算得到的月时段速度的精度和离散度改进显著,可得到较稳定的月时段速度场。     

云南境内陆态网络GNSS观测资料数据处理与初步结果

利用GAMIT/GLOBK软件对云南境内陆态网络GNSS观测资料,包括27个GNSS基准站自2011年至今的连续观测资料,以及170多个GNSS区域站2009、2011、2013年3期区域复测资料进行了处理,基线处理的重复性在水平方向优于1.79mm+1.1×10?9×S,在垂直方向优于5.99mm+1.46×10?9×S(S为基线长度,以mm为单位),计算得到了基线及点位时间序列和欧亚框架下的测站运动速度场。初步分析了坐标时间序列的变化规律,并利用刚体运动模型反演了云南地区各活动块体的现今地壳运动,初步结果表明云南地块运动方向逐渐由SSE向SSW变化,运动幅度由西向东、由北向南逐渐减弱,菱形块体外各个块体运动速度大幅衰减。该初步结果可为后期GNSS数据的进一步运用提供参考。     

连续GPS测定的天山及其邻近地区垂向运动特征

基于中国大陆构造环境监测网络31个GPS连续观测站2011—2018年垂向坐标时间序列结果,顾及地壳垂向周期性运动得到了天山及其邻近地区的地壳垂直运动特征,结果表明:研究区内地壳垂直周期性运动显著,以年周期运动为主;大部分GPS连续站的年周期运动振幅在1.5～3.5 mm;27个测站半年周期通过检验,与年周期运动相比,其振幅较小,多在0.5 mm左右;天山及其邻近地区的地壳垂直线性运动呈山体隆升、盆地下降的趋势,显示该区域的长期地壳垂直运动为继承性,具体而言,塔里木地块的平均垂直运动速率为-0.88 mm/a,天山地块为0.25 mm/a,准噶尔地块为-0.29 mm/a.设计了三种垂向线性速率的求解方案,验证了求解地壳垂直线性运动速率时剔除非构造运动信息的必要性.     

福建地区现今地壳运动变化特征研究

利用最新的GAMIT软件,对1995年到2003年以来海峡5期GPS联测资料,在ITRF2000全球坐标系统框架下,以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统一解算,解算时利用GLOBK软件进行联合平差,得出福建地区地壳运动速度每年小于1 mm,并对长乐-诏安断裂带的受力及运动状况进行了分析研究.     

华北地区大范围精密水准和GPS垂直运动分析

利用华北地区2005-2007年大面积水准观测数据和1999年以来364个GPS测站(包括流动站和连续站)观测数据,分别获取其速度场。结果表明,该地区大面积水准和GPS重叠地区的垂直运动趋势基本一致,大致以太行山构造带为界,西部地区以隆升运动为主,东部地区以下沉运动为主,个别地区大面积水准和GPS的差异性运动可能是由于观测资料的时间跨度不一致和测点分布不尽相同所致。     

GPS基准站网在首都圈地震前兆监测中应用能力的初步分析

<正>1研究背景GPS连续运行基准站网能实时、高精度、高时空分辨率监测地壳形变的动态变化特征,使得其在监测地壳的中长期运动、大震前可能出现的短期前兆、地震过程中观测点位的瞬时变化、震后地壳的运动特征、断层活动等方面,具有较大的应用前景(杨建文等,2021;鲍海英等,2014)。北京地区近15年累积的GPS基准站观测数据,为研究地震前兆提供了宝贵的基础数据。2研究内容选取北京地区2006年以来19个GPS连续运行基准站数据,重新进行原始观测数据的统一解算,获取ITRF2014下GPS基准站坐标时间序列,利用完善的时变速度模型计算速度场,结合2006年以来首都圈地区M_S≥4.0地震以及日本M_W 9.0地震,初步分析北京地区GPS基准站在首都圈地震前兆监测中的应用能力,以促进其在地震监测预报方面发挥作用。北京地区GPS基准台站及首都圈地区M_S≥4.0地震分布见图1。     

利用中国地壳运动观测网络研究中国大陆相对于ITRF97板块模型形变

在建立全球ITRF97板块运动模型的基础上,利用"中国地壳运动观测网络"79个GPS基本站的数据,建立我国新的地壳运动方向图和块体运动模型.通过与NNR-NUVEL1A地质模型比较认为,ITRF97板块运动模型反映了现今十几年跨度的地壳运动,在研究我国现今几年到十几年时间跨度的地壳形变时,地壳运动背景场应采用基于ITRF97实测速度场建立欧亚板块运动模型.     

利用中国地壳运动观测网络研究中国大陆相对于ITRF97板块模型形变

在建立全球ITRF97板块运动模型的基础上,利用"中国地壳运动观测网络"79个GPS基本站的数据,建立我国新的地壳运动方向图和块体运动模型.通过与NNR-NUVEL1A地质模型比较认为,ITRF97板块运动模型反映了现今十几年跨度的地壳运动,在研究我国现今几年到十几年时间跨度的地壳形变时,地壳运动背景场应采用基于ITRF97实测速度场建立欧亚板块运动模型.     

基于迭代PCA的GPS时间序列震后形变估计方法和应用

GPS时间序列的震后形变分析对于研究区域震后形变机制和岩石圈流变学特性以及维持国际动态地球参考框架具有重要意义.本文在现有参数估计方法的基础上,提出兼顾震后形变衰减特征空间相关性和整体建模的"迭代PCA参数估计方法",并利用模拟数据证实了新方法可以获取更稳健可靠的震后形变、同震形变和震间速度参数.最后,以37个新西兰GPS连续站坐标时间序列为例,利用迭代PCA方法提取了2016年11月13日Kaikoura地震共性的震后形变时间演化过程和各站点的震后形变,并定量分析了震后形变对地表速度的影响.结果表明各站的震后形变在时间域上以衰减常数τ为4天的对数模型持续松弛;空间域上南岛北东部和北岛最南部震后形变较大,其中,最大震后形变点为cmbl站,截至2017年6月10日NEU方向累计的震后形变分别达到107 mm,135 mm和187 mm,地表速度分别达到133.58 mm·a-1,112.05 mm·a-1和175.58 mm·a-1,仍高于稳定的震间速度.     

甘肃岷县漳县6.6级地震前后区域地壳形变分析

利用陆态网GNSS连续站及流动站观测数据处理结果,从坐标时间序列、基线时间序列、速度场、形变场等方面分析岷县漳县地震前后青藏高原东北缘地区GPS形变场变化,得出以下结论:岷县漳县地震前GNSS测站时间序列没有明显变化,震前异常不突出;地震引起不同测点不同程度的永久性同震位移,最大值达到16mm;地震前后基线变化不明显,未发现明显的前兆异常;阿拉善及附近的祁连构造带存在顺时针运动的迹象,即运动方向由东侧的南西向逐渐变到西部的北西向,运动大小的范围基本保持在7mm/a之内;区域主压应变优势方向为东北-西南向,最大主压应变区呈带状分布于研究区域南部。     

利用高精度复测GPS网进行中国大陆区域地壳运动特征分析

本文利用高精度复测GPS网,用多面函数拟合的方法计算出中国大陆地壳运动速度场模型,得到了有实用价值的中国地壳平面运动整体速度场图像和垂直速率等值线图像,同时计算出ITRF97参考框架下中国大陆地壳运动的区域背景场,该局域背景场与NNR-NUVELlA、Sillard、Larson 等全球板块运动模型所提供的欧亚板块的欧拉极方向和旋转速率在量级和大趋势上是一致的.据此对全球框架下的中国大陆区域地壳运动特征进行分析.     

GPS时间序列及其对昆仑山口西 8.1级地震的响应

采用GIPSY软件解算的站点坐标时间序列,对我国25个GPS基准站的观测数据进行了分析. 结果表明, 该时间序列存在明显的趋势变化,经向坐标与纬向坐标的趋势变化反映了各站点在全球板块中的运动; 垂直方向的趋势变化揭示的可能是大尺度的构造信息, 也可能是站点周围局部运动的反映. 分析还表明,该时间序列存在明显的近乎1年的年变周期,但具体原因还有待于进一步研究. 最后, 就该时间序列对昆仑山口西8.1级地震的响应进行了分析. 结果表明:GPS时间序列对该地震的孕育过程反映明显,并根据时间进程及异常特点将昆仑山口西8.1级地震的孕育过程分为3个阶段: 块体受力状态的变化、应力积累和能量的快速积累与缓慢释放. 在8.1级地震孕育的初始阶段和临震、同震及震后恢复阶段, 垂直方向的异常占据主导地位,初始阶段垂直方向的异常运动导致断层间闭锁; 而在地震孕育的中期,各块体间水平方向的差异运动则占主导地位,它是引起能量在断层闭锁段积累的重要原因.       

中强地震前的水平形变研究

<正>1研究背景自1976年唐山大地震后,首都圈地区无6级以上地震发生,5级以上地震也只有文安M_S 5.1等少数地震,焦青等(2007)和王武星等(2009)对此地震发生前监测数据的时空变化规律进行分析,总结得到一些地震前兆异常信息识别方法。作者利用GPS连续站观测资料获得2014年9月6日涿鹿M_S 4.3地震前不同时段的水平形变场,意图通过分析震前水平形变场研究地震孕育过程的形变特征,为首都圈地区的震情预测预报提供参考。2研究内容收集整理2011—2014年研究区23个GPS连续站观测数据,使用GAMIT/QOCA软件进行解算(GAMI软件获得单日松弛解,QOCA软件对解算所得的单日松弛解进行综合平差),在此基础上,通过IGS核心站求解相对于全球参考框架ITRF2005的相似变换7参数,从而获得ITRF2005框架下的单日解,即GLOBK的NEU坐标值,运用郭良迁等(2009)提出的研究方法,采用线性拟合求解GPS观测站不同时间段的运动速率。为能够更好地揭示震区各局部的相对运动,即突出本区构造活动,计算出各GPS站点在ITRF2...     

ITRF2000的无整体旋转约束及最新全球板块运动模型NNR-ITRF2000VEL

由IERS最新公布的ITRF2000地球协议参考架中, 用54个台站维持参考架的定向. 它有两个不足, (ⅰ) 54个台站只分布在全球14个大板块中的9个, 其中有3个板块只有1个台站, 因此这些台站不能很好地维持全球地壳无整体旋转的条件; (ⅱ) 虽然ITRF2000公报中称ITRF2000相对于NNR-NUVEL1A 地质模型为无整体旋转约束, 但计算结果表明ITRF2000不满足地球协议参考架相对于地壳无整体旋转的条件. 结合实测速度场与地质板块模型, 导出产生ITRF地球协议参考架的无整体旋转的条件, 给出选择维持地球协议参考架无整体旋转条件的核心站条件. 同时在建立ITRF地球协议参考架过程中获得新的地球板块运动模型, 可作为ITRF的产品.     

利用GPS资料研究天津地区近期运动特征

利用最新GPS连续站与流动站观测数据,得到天津地区的速度场及时间序列结果,结合区域应变时间序列,分析天津地区近期运动特征。结果表明:从速度场结果来看,天津地区2013—2017期的速度场较周围区域数值较小,水平运动较弱;从水平时间序列结果来看,天津地区的GPS测站以稳定的速度向东南运动,从垂直时间序列来看,北部以稳定的速率上升,南部以稳定的速率下降;从区域应变结果来看,整体以稳定的速率积累,没有明显的变化。     

圣安地列斯断裂带帕克菲尔德段异常运动及其特征分析

利用2013年至2016年美国加州帕克菲尔德地区跨圣安地列斯断裂带的GPS观测数据,基于小尺度高精度解算技术,得到了该地区长期地表CORS站间相对位移时间序列。结果表明:北美板块与太平洋板块在帕克菲尔德区段圣安地列斯断裂呈现右旋走滑并伴随挤压的长期运动趋势,但在该地区部分测站还存在具有周期性的逆挤压异常运动,此运动产生的张压的相对量为5-15 mm。通过对CORS站长期相对运动趋势的分析可以得出,该周期性逆挤压运动已于2016年04月恢复为与所在板块一致的右旋挤压运动。利用区域凹凸体分布和慢地震事件解释了此现象的成因,并初步分析了两者间的作用关系。     

南极半岛地区GPS坐标时间序列噪声分析及形变模式初探

有色噪声广泛存在于各种连续GPS站坐标时间序列,对GPS时间序列分析有重要影响.利用GAMIT/GLOBK软件解算了南极半岛地区8个GPS测站2010—2014年的实测数据,对坐标时间序列使用主分量分析法(PCA)进行了空间滤波,利用CATS软件估计了不同噪声模型下和空间滤波前后的噪声量级、站坐标时间序列参数及其不确定度,最后对南极半岛地区水平和垂向的形变模式进行了分析和讨论.结果表明,南极半岛地区GPS时间序列不仅存在白噪声,还存在较大量级的闪烁噪声,部分测站E方向在滤波前可能存在随机游走噪声;空间滤波能够有效降低这三种噪声的量级,从而有效减小线性项和周期项估计的不确定度;南极半岛地区在水平方向主要表现为板块运动,还可能存在局部性构造运动;在垂直方向上由冰川均衡调整(Glacial Isostatic Adjustment, GIA)因素引起的抬升较小,主要表现为现今冰雪质量损失引起的弹性抬升运动.