利用最小二乘配置在球面上整体解算GPS应变场的方法及应用

通过对位移与应变微分公式的分析,给出了球坐标系下应用最小二乘配置法由GPS数据整体解算应变场的方法.首先,对模拟数据的理论应变场与采用全部采样数据和随机抽取50%限定采样数据的应变场结果的对比分析,初步验证了最小二乘配置球面整体解应变场方法的有效性.然后,利用1999~2001和2001~2004两期中国大陆区域网GPS速度场数据给出了基于最小二乘配置球面解获得的应变率场结果,概要分析了此期间中国大陆应变率场的动态变化.最后,讨论了最小二乘配置在球面上计算应变场需要注意的问题和建议.     

GPS应变率场计算方法研究进展

基于大地测量资料获取地壳运动与应变积累定量结果一直是国内外重视的地震中长期预测的技术途径。 针对地震变形过程的准确描述问题, 国内外学者基于GPS资料, 发展了多种应变率场解算方法。 本文首先简要介绍了GPS应变率计算的基本原理, 然后系统梳理了国内外多种计算方法的优势和不足, 结果表明: 应变率计算的数学方法只考虑几何关系, 其中整体方法主要适合数据密度和分布较好条件下获取区域地壳变形分布与趋势, 局部方法主要适用于数据较为稀疏情况下描述构造块体的变形特征; 应变率计算的物理方法既考虑几何关系又考虑物理关系, 其中, 位错方法根据主要适合于研究区域存在主控断层的情况(研究区域的变形主要由少数断层控制); 数值模拟方法(如有限元法)主要适用于区域地质、 地球物理的资料比较完备的情况。     

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.

     

Daubechies多尺度小波分析技术及其在漠河盆地断裂带划分中的应用

在位场数据处理及解释中,断裂的提取至关重要,因此,如何更有效提取边界信息,压制数据中的噪声成为解释人员重点研究目标.本文通过讨论用于识别重力断裂构造模型的导数方法与Daubechies小波分析方法在信号分析过程中的异同,证明了这两种方法在断裂识别中的有效性.提出将这两种断裂识别方法相结合进行断裂识别的新方法.通过对漠河盆地高精度重力剖面测线数据使用经典断裂反演方法和Daubechies多尺度小波分析相结合的方法划分出10条断裂构造,并在漠河盆地中依据平面重力异常利用上述方法识别出四组断裂构造,详细分析了由剖面数据及平面数据获得的各个断裂的构造特征.通过在漠河盆地高精度实测数据中的应用,多尺度小波分析与经典方法相结合的断裂构造识别方法可有效的避免单用经典方法时产生的多个离散点的影响及对断裂位置划分的干扰.该方法可明显去除一些不收敛的反演点位,使断裂图的清晰度得到大幅度提高.     

GPS应变场云图方法识别地震形变场异常初步分析

介绍一种获取地震形变场异常的应变场云图方法.首先在指定时间窗内对GPS位移时间序列进行拟合速度值、插值速度场和计算应变场处理,然后以一定步长滑动得到时空连续的应变场动态变化图像,进而提取形变场异常信息.通过分析门源Ms6.4地震与震前应变场时空演化对应关系,说明本方法对预测地震有一定的指示作用.在2019年年终会商中,对嫩江ML4.5地震提出预测意见并检验了实用性.研究认为,应变场云图是一种有效、直观识别震前形变场异常的方法,可在地震会商工作中推广应用.     

基于GPS应变与震源机制解应力反演喜马拉雅构造带现今地壳形变特征

喜马拉雅构造带及其临近区域是印度板块与欧亚大陆板块挤压碰撞的前缘地带.本文利用GPS实测速度场与震源机制解数据分别计算了研究区域现今地壳岩石圈表面的GPS应变场及岩石圈内部的主应力分布,研究了印度板块持续挤压作用下板块边界带地壳岩石圈现今地壳形变的空间分布特征.结果显示,南北向的剧烈挤压变形与东西向的拉伸变形是现今青藏高原南缘地壳岩石圈的主要变形特征.其中南北向的地壳挤压变形主要集中在主前缘冲断带与雅鲁藏布江缝合带之间.东西方向上,南北走向的亚东—谷露断裂是区域地壳东西向伸展变形的重要分界断裂.75°E是研究区域地壳形变的另一条显著不连续边界,其西侧地壳主压应变强度低、方向弥散且最大主压应力方向一致性较差,而东侧地壳主压应变方向与主压应力方向以及地壳水平运动速度场方向均具有较好的一致性.布格重力异常的小波多尺度辨析结果显示该分界带与循喜马拉雅西构造结楔入欧亚大陆的印度板块密切相关.     

利用钻孔应变与GPS资料联合对忻州地区应变场特征的分析

基于忻定盆地内的四分量钻孔应变观测资料对应变参数进行计算,结果显示,5个测点的最大主应变、最小主应变、面应变和剪切应变的变化率均保持在相对稳定的水平,主方向也较为恒定,同时将计算结果与该区域GPS观测值解算的结果进行对比分析,表明该研究区的应变场处于较稳定的挤压状态.     

GPS应变率场解算方法的对比分析及其可靠性研究

利用GPS速度场资料进行应变率场计算存在多种不同的计算方法,虽然理论上速度场与应变率为简单的偏导关系,但由于GPS观测为点测量方式,如何构建逼近真实的速度场进而计算可靠的应变率场就有其复杂的一面,因此实际计算中不同研究者即使利用相同的数据也很难得到相同的结果,究竟如何评价不同计算方法的可靠性和适用性就显得尤为重要.     

巴颜喀拉块体东北缘GPS应变率空间分布特征及其与2017年九寨沟MS7.0地震的关系

巴颜喀拉块体东北缘是构造变形和地震活动较强的区域, 2017年九寨沟M_S7.0地震就发生在该区域内。 利用多尺度球面小波方法解算GPS应变率场, 分析巴颜喀拉块体东北缘2009年至2017年的应变率场分布特征, 该方法的优点是可以将GPS应变率场按照不同的空间尺度进行小波分解, 给出不同空间尺度的应变率场。 结果表明在2017年九寨沟地震之前, 震中附近应变积累显著, 虎牙断裂北延断裂的左旋走滑速率为3.0 mm/a, 拉张速率为3.1 mm/a, 表明该条断裂以左旋走滑为主兼有拉张特征, 与九寨沟地震的震源机制解一致。 除九寨沟震中附近外, 在岷县与漳县交界处、 理县和汶川、 青川等地区主应变率、 面应变率、 最大剪应变率也较大, 这可能与2013岷县漳县(M_S6.6)、 2008年汶川(M_S8.0)、 2014年理县(M_S4.8)以及2014青川县(M_S4.8)地震有关。     

中国重力异常的小波变换与多尺度分析

阐述了小波变换及多尺度分析方法的原理,利用二维小波多尺度分析方法对中国布格重力异常进行了分解,并从其中划分出有意义的剩余异常．模型结果证明方法有效．由于本文方法可以将重力异常分解成各种几何尺度意义下的不同成分,这为重力解释和研究地壳的结构提供更多更新的依据．     

On the estimation of a multi-resolution representation of the gravity field based on spherical harmonics and wavelets

The gravitational potential of the Earth is usually modeled by means of a series expansion in terms of spherical harmonics. However, the computation of the series coefficients requires preferably homogeneous distributed global data sets. Since one of the most important features of wavelet functions is the ability to localize both in the spatial and in the frequency domain, regional and local structures may be modeled by means of a spherical wavelet expansion. In general, applying wavelet theory a given input data set is decomposed into a certain number of frequency-dependent detail signals, which can be interpreted as the building blocks of a multi-resolution representation. On the other hand, there is no doubt that the low-frequency part of the geopotential can be modeled appropriately by means of spherical harmonics. Hence, the main idea of this paper is to derive a combined model consisting of an expansion in spherical harmonics for the low-frequency part and an expansion in spherical wavelets for the remaining medium and high-frequency parts of the gravity field. Furthermore, an appropriate parameter estimation procedure is outlined to solve for the unknown model coefficients.     

Evaluation of micro-behavior of strain field in Chinese mainland with the GPS time series

Introduction In the last 20 years, with observation technique development in space monitoring to Earth, a large progress has been made in monitoring crustal movement. This makes it possible for us to study crustal movement and the present geodynamic. Continuous GPS observation conducted in Chinese mainland and its neighboring region provides us for studying the present strain field of crustal micro-behavior tectonic. Crustal micro-behavior tectonic means that we can study the dif-ference bet…     

小波包单子带重构提取GPS序列特征信息

GPS观测环境愈来愈复杂,动态观测值包含的影响因素较多,函数关系复杂,影响特征信息的提取和参数模型的解释能力.小波包具有良好的时频分析能力,利用小波包理论对GPS数据序列进行分解与重构过程中有三个基本运算：与小波滤波器卷积、隔点采样、隔点插零,该三项运算产生频率交错和频率折叠等频率混淆现象.为消除频率混淆现象,分解与重构时,每作一次信号与小波卷积后,将其结果作一次快速傅立叶变换,频谱中多余的频率成分的谱值置零,再对置零后的频谱进行傅立叶逆变换,然后继续进行小波包的分解与重构,从而实现单子带重构提取GPS数据序列特征项.通过实例验证了小波包单子带重构提取GPS特征信息的有效性.     

基于GPS的云南地区活动地块现今运动及应变特征分析

利用GAMIT/GLOBK软件,对云南境内以及川滇交界区域2009年、2011年、2013年3期陆态网络区域网联测数据进行处理,得到欧亚框架下的测站运动速度场。将云南地区划分为4个活动地块及7个次级构造单元,以GPS速度场为约束,建立块体的整体旋转与均匀应变模型(REHSM),采用最小二乘法,得到华南、滇东、滇中、川滇菱块南段、印支、保山及腾冲地块的运动速度。对活动块体运动进行分析,认为云南地块运动方向由SSE向逐渐至SSW向变化,具有顺时针旋转特征,运动幅度由西向东、由北向南逐渐减弱,菱形块体外各块体运动速度大幅衰减。从应变率参数结果看,华南地块、滇东块体主要受SE向压应力场控制,到滇中地块转为SE—SSE向,滇西北地区应力场方向为SSE向,滇西南印支地块为NNW向,滇西南腾冲—保山地块主要受NE—NNE向应力场控制。     

福建省GPS观测台网资料应用与研究

通过对福建省 GPS 台网的简介及 GPS 数据资料的分析处理方法的初步探索。重点讨论GPS资料时间序列、基线处理及GPS应变场的分析研究,获得福建地区主要构造块体内部的运动图像、速率及运动学参数等地球物理场信息。     

基于Monte Carlo方法的由GPS观测计算地应变率的误差分析

在利用GPS观测计算地应变率中,应变率的误差分布在地球动力学研究中非常重要. 为解决这一问题,文中提出基于Monte Carlo技术,利用GPS观测的速度计算地应变率进行误差分析的方法;以青藏高原地区为例,利用带有误差的GPS观测数据进行了大量、独立的应变率重复计算,然后运用统计方法给出了应变率分量及其误差的分布. 结果显示青藏高原的喜马拉雅及中东部地区地应变率的东西向、南北向及剪应变率分量的误差相对较大,但整个青藏高原及附近地区应变率结果稳定可靠;研究结果进一步表明,由GPS观测计算应变率的误差主要决定于GPS观测速度的误差, 在变形小的区域（如中国东部地区）,目前GPS的观测精度还不能完全满足地应变率计算的要求.     

基于保角变换的双谱域相位谱估计方法及其在地震子波估计中的应用(英文)

地震子波估计是地震资料处理与解释中的重要环节,它的准确与否直接关系到反褶积及反演等结果的好坏。高阶谱(双谱和三谱)地震子波估计方法是一类重要的、新兴的子波估计方法,然而基于高阶谱的地震子波估计往往因为高阶相位谱卷绕的原因,导致子波相位谱求解产生偏差,进而影响了混合相位子波估计的效果。针对这一问题,本文在双谱域提出了一种基于保角变换的相位谱求解方法。通过缩小傅里叶相位谱的取值范围,有效避免了双谱相位发生卷绕的情况,从而消除了原相位谱估计中双谱相位卷绕的影响。该方法与最小二乘法相位谱估计相结合,构成了基于保角变换的最小二乘地震子波相位谱估计方法,并与最小二乘地震子波振幅谱估计方法一起,应用到了地震资料混合相位子波估计中。理论模型和实际资料验证了该方法的有效性。同时本文将双谱域地震子波相位谱估计中保角变换的思想推广到三谱域地震子波相位谱估计中。