复测水准网动态平差及其在川滇地区垂直地壳形变中的应用

以1995—2016年川滇地区实测水准资料为例,分别采用动态经典平差、拟稳平差、伪逆平差和GPS速率约束平差4种平差方法进行平差计算,分析探讨4种平差方法在水准网平差处理时的适用条件及优缺点;最后分析了1995—2016年川滇地区的地壳垂直形变特征。结果表明:①在条件具备的情况下,GPS速率约束平差优于动态经典平差、拟稳平差和伪逆平差,主要体现在GPS速率可知、平差后速率误差明显减小,且能有效地抑制误差的传播与积累;而拟稳平差、伪逆平差虽优于动态经典平差,但同样存在着基准假定的问题;②1995—2016年川滇地区整体处于差异隆升阶段,只有四川盆地、滇西北和滇南少部分区域下沉,跨断裂剖面结果显示几条断裂带以继承性运动为主。     

利用拟稳平差方法处理和分析鲜水河水准网复测资料

一、引言水准监测网平差方法常采用经典自由网平差、自由网伪逆平差和自由网拟稳平差,它们的参考基准分别是固定参考系、重心参考系和拟稳参考系。选择不同的平差方法,实质上就是选定不同的形变分析参考基准,而不同的基准,其相应的形变量也不尽相同。由于不同地区的地壳形变特征往往有所差别,有的甚至差别很大,所以,对于不同地区的水准监测网,目前还很难给出固定的经验模式,以指定应采用何种平差方法。我们在对1981年遭孚6.9级地震前后的垂直形变观测资料进行处理和分析时,分别采用了上述三种不同     

地壳形变监测中的水准与重力资料联合解算

重复水准测量提供了点位高程变化的重要几何信息,但水准测量本身又受地球重力场的影响,在水准观测值中同时含有重力场的信息．重复绝对重力测量或相对重力测量提供了丰富的局部重力场的信息,由于点的重力值随高程变化而变化,因此,它们同时也含有点位高程变化的信息．经典平差方法将两类观测值分别解算,将互补的信息作为干扰加以改正,或作为噪声处理,这不仅丢失了有用的信息,而且有损于成果的精度． 本文在整体大地测量框架内构制了这两类观测值的联合解算模型,给出了解算方法,研究了形变场的拟合和预测问题,并用实例进行了验证,得到了一些有益的结果．研究表明:联合解算可同时给出地面点的高程及其变化率和局部重力场的参数及其变化率,有利于信息的提取;联合解算的精度优于单独解算的结果;秩亏抗差解和拟稳抗差解分别优于相应的非抗差解;拟稳抗差解算方法自动选择拟稳点,有效地抵制了粗差和形变异常对起算基准的干扰;对于多期复测的资料,使用动态拟稳抗差估计,不仅能动态地寻找可靠的拟稳点,而且能保证动态变化参数免受或少受各历元观测粗差的干扰,可明显地提高动态参数的验后精度;当点位丰富时,建立形变模型并据此内插未测点的变形和推测某个时刻地壳的形变状态也是可行的．      

参数的期望估计及其在形变分析中的应用

利用“参数的期望估计”能准确定位、定量粗差及参数的期望估计不受粗差影响折特殊性质,寻找地壳变形区域和不变形区域,以确定拟稳点,进而进行拟稳变换,分析地菜变,将是一种有效方法。     

辽宁地区垂直形变场特征再研究

本文利用动态拟稳平差方法及经典平差方法分别处理了1956-1961年～1978—1983年、1982—1983年～1988年两组垂直形变资料,并绘出垂直形变图,用以分析、说明辽宁地区长趋势垂直形变场及辽南地区近期垂直形变场特征.得出:1.辽宁地区长趋势垂直形变场明显受区域地质构造单元控制.辽东台隆、燕山台褶带相对缓慢上升,下辽河断陷下降,三块主体构造单元均呈向渤海沿岸倾斜的趋势.2.海城地震发生在形变等直线发生转折,不同构造单元差异运动交界地带.3.辽南地区近期垂直形变场出现反向运动,并在岫岩县附近形成一条北北西向强烈挤压带.     

地震领域形变场的研究

针对地震领域形变场研究遇到的两个难题——合理选取参考点和确定形变.运用数学原理、从实际出法探讨,提出应用n维线性向量空间算子,对n维线性独立的不同基底变换,可充分反映不同形变信息特征,而可获得论据充分,计算合理的筛选稳定点方法,定名寻稳法.研究成果表明广义逆法〔2〕,信号重合法〔3〕都分别属于寻稳法中的一种特例,论证了附加了XτX=min的约束条件的广义逆法的唯一解,实质是纯数学上抽象的附加了广     

应变平差

本文给出了在V~TPV=min条件下统一求定位移矢量和应变参量的最或然值的平差方法,从而使矢量场分析和应变场分析得到了统一。同时,若将应变最小或较小的(邻域)点作为拟稳点,建立自由网的拟稳参考系,即可解决最佳地确定自由网的起算数据的选择问题。     

关中地区近期垂直形变场演变特征

本文将关中地区70年代以来的全部水准资料分为1971—1977、1977—1980、1980—1986年三组,用秩亏自由水准网动态平差和拟稳平差进行处理,求得各水准点在相应时段里的年平均垂直形变速率值。结果表明在77年前的一段时期本区垂直差异运动曾有反常,呈东向西倾之形变态势;77年以来仍为继任性垂直差异运动:关中盆地周边山地上升。盆地相对下陷,     

1970年通海地震的水平位移研究

本文从讨论拟稳平差的数学模型和物理依据出发,提出了以震中作为不动点的计算方案。通过多种平差结果的比较,对通海地震的水平形变特征进行了分析讨论,与其他资料相配合,它能比较客观地反映通海地震的水平位移特征。     

乌鲁木齐地区近期垂直形变特征探讨

通过数理统计、拟稳平差等方法对乌鲁木齐地区的三期水准测量成果作了综合处理,绘制了1971—1980年、1980—1987年、1971—1987年乌鲁木齐地区现代垂直形变图,并讨论了乌鲁木齐地区现代垂直形变场的演变特征。     

关中地区3次中小地震前后的重力变化

采用拟稳平差方法对关中地区近20 年流动重力观测资料重新进行了处理,并结合其它观测资料和研究结果,对区域内重力场变化过程、3次中小地震前后重力场变化机理、构造活动以及区内外地震间的关系等进行了较深入地分析和研究。     

自由网平差在流动水准测量(单线)中的应用

本文针对目前流动水准测量(单线)资料的处理方法,提出了用自由网(伪逆)平差方法处理的新方法,并简要介绍了该方法的原理、特性。在应用中对这两种方法进行了比较、讨论     

广义逆Stokes公式、广义逆Vening-Meinesz公式以及广义Molodensky公式

根据重力位W, 正常重力位 以及扰动位 之间的相互关系, 定义了扰动位T与大地水准面起伏N、重力异常Δg, 垂线偏差ε 之间的算子运算关系. 在边界面为球面的条件下, 运用球谐函数求解物理大地测量边值问题的方法, 通过算子变换, 推导了广义逆Stokes公式、广义逆Vening-Meinesz公式和广义Molodensky公式. 广义公式突破了经典公式必须在大地水准面上应用的限制. 当边界面定义为大地水准面时, 广义公式自然退化为经典公式.     

关中地区垂直形变场及其动态演化特征

应用关中地区20余年的精密水准资料,用分段线性速率动态平差法进行统一起算基准的拟稳平差计算．得出了197l～1976、1976-1980、1980-1986和1986～1996年度的垂直形变速率图,从动态的观点研究了关中地区地壳垂直形变场的演化特征。研究结果表明：（1）地壳垂直形变场有规律的变化与区域应力-应变场的微动态活动有关,青藏亚板块和华北亚板块对关中地区的构造变形交替起主导作用,并产生了不同形变特征;（2）地壳垂直运动不是线性的。有加速、反向和停顿,长期平均垂直运动速率低于各时段的变化;（3）地壳垂直变化与断裂活动密切相关。垂直形变的逆继承性构造活动时期远小于继承性构造活动时期;（4）西安是一个特殊沉降区。由于过量开采地下水引起地面急剧下降。     

2000国家GPS大地控制网的数据处理和精度评估

2000国家GPS大地控制网集合了各类GPS网近10年的观测数据, 提供GPS点在全球参考框架下20000历元的绝对位置.文中简要介绍GPS数据处理的方法,给出数据处理的精度统计;以部分点的实测速度为基础,建立中国大陆地壳运动速度场;基于GPS测量的动态系统状态,选择序贯卡尔曼滤波的广义测量平差方法,对GPS点做顾及地壳运动的整网平差,并给出整网平差结果的精度统计和外部检核.一系列的手段和措施保证了平差结果的合理性和可靠性.     

任丘—保唐—沧州重力异常的分析

本文首先对任丘～保唐～沧州一带的重力复测资料进行了拟稳平差处理、地下水和地形变改正,然后对该区1986年以来出现的重力场变化作了分析;结果表明:在任丘～保唐～沧州一带仍存在着+60～+80×10_(-8)m/s_2的高值异常。并认为该异常主要由其深部变异因素引起,故应给予高度重视。     

波动方程CT技术在地震数据处理中的应用

本文从畸变的Born近似的微扰技术出发,给出了利用广义Radon变换和Fourier积分算子的理论反演介质间断性的原理.将声学的广义Radon变换与经典Radon变换进行类比,近似地导出了声学广义Radon变换的反演公式. 本文对于反射地震学的情况,提出了一种拟线性化方法,考虑了成象点的一次散射场,从某种程度上减少了Born近似对弱散射的苛求. 利用同一模型的理论记录和物理实验记录的反演计算结果对提出的方法进行了验证,并讨论了进一步提高成象精度的方法.     

地球物理抗差估计和广义逆方法

为进行观测数据误差较大的地球物理资料的反演,引人抗差估计,称作地球物理抗差估计;为使病态方程组的反演解更可靠,又结合广义逆方法进行了算法改进．首先介绍抗差最小二乘（ＲＬＳ）的基本原理,然后推寻出适于广义逆反演方法的改进算式,最后举例加以讨论．分析表明,抗差估计可以有效地抑制地球物理观测异常的影响,得出正常模式下的较好估计值;而用改进后的算式和广义逆反演可以使反演解更加改善,不仅如此,改进后的方法还能直接给出解估计的可靠性评价．     

位场向下延拓的波数域广义逆算法

位场向下延拓是位场数据处理和反演中的重要运算,但是它的不稳定性影响了它在许多处理和反演方法技术中的应用.本文通过把位场向下延拓视为向上延拓的反问题,得到向下延拓的褶积型线性积分方程,再利用Fourier变换矩阵的正交对称特性,并结合矩阵的奇异值分解和广义逆原理,提出了一种稳定的不需要进行求逆运算的位场向下延拓广义逆方法——波数域广义逆算法,解决了位场大深度向下延拓的不稳定性问题.把这种方法用于三维理论模型数据和实际磁场数据的向下延拓获得了理想的结果.     

参数可变的自由网序贯平差

序贯平差是一种递推算法,本文在参数不变的自由网序贯平差基础上,推导了参数可变的由自网序贯平差公式.这种方法适应于形变网点位的移动、增加或减少情形以及网的扩充连接问题.