基于GPS观测数据的汶川地震断层形变反演分析

通过高精度数据处理方法获取了2008年5月12日汶川地震(Mw=8.O)可靠的同震形变位移,较大形变主要在汶川、青川和北川县,其中最大同震形变不在震源处,而在北川县,水平方向达到2.3 m,垂向为0.7 m.并进一步采用分布滑动模型,利用弹性半空间均匀位错理论反演得到同震断层滑动分布.研究结果表明,不约束断层滑动特性的反演结果显示汶川地震断层不仅仅是右旋、逆断层,还伴随着少许左旋走滑及正断层变化.其地震矩张量为2.38X1021N·M,基于反演的断层滑动分布正演的区域同震形变场主要变形区域分别在都江堰-汶川县,北川县,青川县等一带,地表最大变形达到东方向4.5m,北方向0.8m,具有极强的右旋走势,均与野外地质调查结果相符合.     

汶川地震震后形变的GPS反演

通过对汶川地震后震区附近的GPS连续站资料的高精度数据处理,获得各测站的时间序列。利用时间序列分析,求得震后松弛时间约为38d,并获得各测站的震后位移。基于粘弹性松弛模型,对震后位移进行了模拟,反演出龙门山地区地壳的弹性层厚度的最佳估值为45km,粘弹性层的粘滞系数的最佳估值为1.8×10¹⁹ Pa.s,该结果与地震学以及地球物理学等给出的结果基本一致。     

运用GPS高频时间序列对地震前兆的探索研究

通过对在日本福岛地震发生前后短时间内的两个GPS测站的时间序列进行拟合以获取在短时间内的地震同震位移数据,通过动态时间序列图的形式对地震同震位移数据进行研究,结果发现,在地震发生时很短的时间内地震同震位移数据会发生大幅度的变化,在地震结束后又恢复正常。这种变化规律可以为地震前兆预测做参考。     

SVM辅助的GPS SNR雪深时间序列反演

研究了GPS干涉反射技术GPS-IR(GPS-Interferometric Reflectometry);在利用GPS卫星SNR信号进行积雪深度探测的基础上构建了支持向量机SVM(Support Vector Machine)辅助的GPS SNR雪深时间序列反演模型;对积雪深度进行时间序列预报和与传统GPS-IR积雪探测模型进行精度对比分析。实验结果显示,相比传统GPS-IR雪深反演模型,SVM辅助的GPS SNR雪深时间序列反演模型的雪深预报结果的精度更高,也更符合实测雪深的变化趋势,可为地面积雪雪深反演提供新方法。     

汶川地震对重庆市CORS的影响

印度板块一直向欧亚板块俯冲,造成了汶川地震.利用 Bemese GPS Software Version 5.0对重庆巾5个CORS(ContinuouslyOperating Reference Stations)以及北京、昆明、拉萨、上海、武汉5个IGS基准站从2008年5月9 日至15日以天为单位和5月12日当天每隔两小时进行数据处理,对5个参考站的坐标偏差进行时间序列分析,结果表明这些参考站和震前比较,向西移动约2 cm,向北移动约1 cm,隆起近1 cm,但高程逐渐向震前恢复.     

IGS基准站时间序列对汶川地震的响应

采用GAMIT和GLOBK软件在ITRF框架下解算得到IGS连续观测站时间序列[1],针对汶川震区附近的IGS观测站时间序列进行分析。应用经验模态分解方法对IGS连续观测站时间序列进行全面分析,揭示汶川震区附近IGS连续观测站时间序列异常和趋势变化与汶川地震震后形变的关系。     

基于GPS时间序列分析的地震前后噪声特性差异性研究

针对现有地震预测研究中噪声特性分析研究较少,就较大地震对GPS时间序列噪声特性的影响进行分析.选取较大地震及相应的临近测站,将GPS时间序列按照时间跨度分为震前4～3 a、前3～2 a、前1～0 a、震后0～1 a、后1～2 a五个时段,分别求取各时段的谱指数,采用不同的噪声模型组合对它们进行噪声特性分析,然后对结果进...     

顾及地壳粘弹性结构的地震断层震后形变反演分析

顾及地壳的粘弹性结构特征,建立了基于粘弹性地球模型的地震断层震后反演模型。利用遗传算法重点对走滑断层和逆断层两种主要地震断层进行了震后形变反演研究,并与球体均匀模型反演进行了比较。研究结果表明:遗传算法能在较大范围内搜索出发震断层的位错参数,反演的结果基本可靠;基于粘弹性地球模型特征建立的地震断层震后反演模型,可较好地反演不同类型的地震断层震源位错参数;如果出现模型参数不清楚的情况,需综合考虑衡量反演结果的准则,找寻其他方法来判断,仅以VTPV最小作为反演准则并不可靠。     

利用GPS资料反演汶川Mw7.9级地震滑动分布

2008年5月12日,青藏高原东缘龙门山断裂带发生Mw 7.9级汶川地震,该地震使得北川-映秀断裂、灌县-江油断裂和汉旺-白鹿断裂带发生了同震破裂。本文主要利用“中国地壳运动观测网络”项目组提供的GPS同震位移资料,采用基于敏感度迭代拟合法(SBIF)及分段发震断层模型,分别应用均匀半空间和分层地壳结构两种方法反演分析了该次地震的精细同震滑动分布。结果表明：（1）SBIF反演方法应用于相对较小的GPS数据集仍然可以获得理想的同震滑动分布;（2）采用考虑分层地壳结构模型的反演结果整体上要优于均匀半空间模型的结果;（3）同震滑动主要发生在10-19千米深度以上,且存在五个滑动峰值区域及北川断裂南西端存在明显的深部滑动区,与震后野外考察结果及余震分布相吻合,同时能够较好地解释GPS观测数据;（4）青川断裂存在明显的右旋走滑分量,其平均滑动量为1.99米,北川断裂主要发生逆冲滑动,平均滑动量为3.35米,灌县断裂的平均滑动量为0.65米;（5）反演得到的地震矩为8.74×1020Nm(Mw 7.90),与地震学结果吻合。     

GPS重力数据的粒子群算法联合反演断层三维滑动速率

联合反演是解释地球动力问题的有力手段,本文利用近年来发展的新优化算法-粒子群算法结合位错理论模型,比较了模拟数值的联合反演与单一数据反演的结果.并采用青藏高原东北缘2001-2004年间的GPS数据,及2003 -2004年间的重力数据,对皇城-塔尔庄断层的三维滑动速率进行了附有相对权比的联合反演计算.结果表明,多种数...     

A nonlinear inversion of InSAR-observed coseismic surface deformation for estimating variable fault dips in the 2008 Wenchuan earthquake

Satellite Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) is playing an increasingly important role in the observation of coseismic surface deformation caused by earthquakes, and has been used to invert for subsurface fault structure and reveal earthquake source mechanisms. However, the mapping of complex non-planar or curved (e.g., listric-shaped) faults still remains a challenging task due to variable dips along the underground depth and the impenetrability of the deep crust. Here, we develop a set of new inversion algorithms to determine the listric fault geometry with InSAR- and GPS-observed surface deformation as the significant constraints. The fault surface with variable dip angles is discretized into consecutive sub-fault layers along the down-dip direction. A nonlinear iteration algorithm is used to minimize the objective function to determine the dip angle for each sub-fault layer. The proposed method is first tested using synthetic data to show its effectiveness for retrieval of varying fault geometry dips, and then applied to the 2008 Mw 7.9 Wenchuan earthquake that ruptured the Yingxiu-Beichuan fault for over 320 km along the southwest-northeast strike. The inversion shows that the dip angle of the seismogenic fault is up to 76° near the surface layer, and gradually decreases along the down-dip direction. A significant decrease in dip occurs within the depths of 6–15 km with a dip of 32° at a depth of 15 km. The dip angle decreases to 2° at a depth of 20 km, and finally merges with the subparallel PengGuan fault, which is basically consistent with geological investigations and seismic waveform data inversion. Using the inferred fault geometry, the slip model associated with the event is estimated. Five high-slip concentrations along the strike of the Yingxiu-Beichuan fault are recognized. The inversion misfit of InSAR data is reduced to 7.1 cm with a significant improvement compared to previous studies.     

我国GPS跟踪站在汶川地震前后的运动特征分析

利用国家测绘局及其它部委布设的GPS跟踪站连续10年的观测数据,通过数据处理和分析得到了汶川地震前这些站的运动速度场和震后位移量,同时获得了各站近10年的坐标时间序列,在此基础上初步分析了地震前、后各站时间序列表现出的站点的运动特征信息。为我国地心坐标框架的进一步更新和维护提供了重要数据,也为地球动力学研究提供了重要的基础信息。     

地震对GPS站坐标时序共模误差的影响分析

通过选取日本7个IGS基准站在东日本大地震前后各3a的坐标时间序列,提取并分析此区域的共模误差的特点和地震对其的影响,以及共模误差对基准站噪声时序的影响。结果表明:滤波后测站各方向坐标时序平均均方根相较于过滤前明显减少,测站坐标可靠性和精确性得到明显提高;地震的发生导致其N、U方向均值分别增大2.1倍和1.5倍;共模误差在N、E、U方向均表现出明显的周期特性,其周期特性在地震前后几乎截然相反,地震对其周期特性的影响必须充分考虑。     

GPS残差信号提取的时间序列分析方法

作者使用零基线单差模型研究并讨论了GPS量测噪声的时相关特性,并得出了GPS观测噪声具有类似白噪声或一阶高斯马尔科夫噪声的特殊性质。利用观测噪声所具备的这种特殊性质,作者首先尝试了从时间域的角度分离和提取了残差序列中的多路径信号特性,成功验证了多路径信号在连续两个恒星日内会有所重复的结论。作者提出了一种使用时相关分析法检测观测序列中周期信号(如冰期反弹、固体潮、极潮等)的设想并就其可行性进行了分析研究。最后,针对观测噪声的这种特殊性质,探讨了结合使用小波分析法提取GPS沉降监测信号的可行性。     

用BP网络预测GPS最佳外业观测时间

本文在简述影响GPS外业观测时间的因素和BP网络误差反向传播算法后,着重讲述了如何建立预测GPS外业观测时间的BP网络模型。实际数据表明该网络在实践中具有一定的可行性,能提高工作效率。     

时序Sentinel-1A数据支持的长江中下游汛情动态监测

合成孔径雷达（SAR）因其对地观测全天候、全天时优势,成为多云多雨天气限制下洪水动态监测中不可或缺的数据来源之一。由于GEE（Google Earth Engine）云计算平台的兴起和短重访Sentinel-1数据的可获取性,洪水监测与灾害评估目前正面向动态化、广域化快速发展。顾及洪水淹没区土地覆盖变化的复杂性和发生时间的不确定性,基于时序Sentinel-1A卫星数据提出了针对大尺度范围、连续长期的汛情自动检测及动态监测方法。该方法首先,利用图像二值化分割时序SAR数据实现水体时空分布粗制图,逐像素计算时间序列中被识别为水体候选点的频率。然后,利用Sentinel-2光学影像对精度较粗的初期SAR水体提取结果进行校正,得到精细的水体分布图。最后,针对不同频率区间的淹没特点,采用差异化的时序异常检测策略识别淹没范围：对低频覆水区利用欧氏距离检测时序断点,以提取扰动强度大、淹没时间短的洪涝灾害区;对高频覆水区利用标准分数（Z-Score）检测时序断点,以提取季节性水体覆盖区。在GEE平台上利用该方法,实现了2020-05—10长江中下游地区全域洪水淹没范围时空信息的自动、快速、有效监测,揭示了不同区域汛情发展模式的差异性。本文提出的洪水快速监测方法对大尺度下的汛情动态监测、灾害定量评估和快速预警响应具有重要的现实意义。