利用高频GPS反演强震面波震级的最优适用范围探讨

通过解算2010-04-04El Mayor-Cucapah Mw7.2地震的高频(1Hz)GPS数据,获取测站的动态位移,并根据Gutenberg经验震级公式反演面波震级,探索高频GPS反演震级的最优适用范围。结果表明,当高频GPS测站震中距分布于50~350km时,利用其水平位移峰值反演得到的面波震级为7.21,与美国USGS公布的震级Mw7.2一致;但当震中距350km时,高频GPS相对于强震仪位移峰值存在"上漂现象",反演得到的震级为7.6~8.0。建议利用高频GPS建立经验模型反演强震面波震级时,应考虑其适用范围。     

常熟地震台水管倾斜仪与垂直摆倾斜仪同震响应对比分析

对常熟台水管仪与垂直摆记录到的同一地震的地倾斜响应进行对比分析,探讨了同震形变响应的3个基本特征。结果表明:1)两套仪器的地震延迟时间、响应持续时间与震级及震中距均成正比;2)水管仪的变形幅度与震级成正比,与震中距成反比;垂直摆的变形幅度主要与震级有关,但与震中距也有一定关系。     

新国家标准震级规定下的省级台网新旧震级对比研究分析

利用2015~2018年山东台网记录到的ML2.5以上的天然地震与非天然事件的宽频带数字地震资料,系统对比分析新旧国家标准下各类事件震级测定的差异变化情况,评估新标准下省级测震台网测定震级大小相对于旧标准下的一致性与连贯性。结果表明,无论是天然地震还是非天然事件,新标准下单个测震台站测定的事件震级相对于事件震级的偏差比旧标准更加向0聚合,震级离散程度有所降低;新标准下近台（震中距小于100 km）的震级偏差有所降低,很好地弥补了旧标准存在的近台震级偏小的问题;新标准下测定的天然地震与非天然事件震级普遍比旧标准高,值得注意。     

环境负载对GNSS坐标时间序列噪声特性的影响研究

基于中国大陆构造环境监测网络的连续GNSS观测数据,选取云南省25个测站的坐标时间序列研究地表质量变化对建立噪声模型的影响。计算陆地水负载、大气压负载和非潮汐海洋负载引起的测站非线性变化,采用极大似然估计对不同噪声组合进行分析,分别建立负载改正前后各GNSS测站的最优噪声模型,同时估计速度的不确定度。结果发现,云南省GNSS测站各分量的噪声特性主要表现为闪烁噪声+白噪声(FN+WN);环境负载改正能够改变坐标时间序列的最优噪声模型;用加入环境负载改正后建立的最优噪声模型估计各测站的速度不确定度,对于E、N、U分量,分别有72%、80%、68%的测站的速度不确定度变小。     

基于GPS的2021年玛多MW7.4地震同震静、动态形变场

利用青海省CORS网GPS连续观测数据获取2021年玛多M_W7.4地震的同震形变场以及震时地表运动状态。结果表明,断层南北两侧的近场测站分别展现出南东向和北西向运动,符合左旋走滑机制。同震形变集中在震中距300 km范围内,震中距150 km以内的站点均能反映出cm级的位移,最大水平向位移为28.3 cm(JDUO站)。高频GPS动态形变提取出的永久位移与静态解算结果相当,其动态波形最大峰值为49.9 cm(KANQ站)。依据震中距和波形初动时间估计得到地震波速为2.8~4.9 km/s,断层东端的站点估算速度大于其他站点,可能与此次破裂的方向性或者破裂传播速度有关。依据震级经验公式,动态波形估算震级在M6.8~7.6区间,拟合平均震级为M7.35±0.15。若在实时条件下,震后70 s内可得到稳定的震级。     

卫星钟差实时估计的收敛分析

就测站数量、观测时间和测站分布对估计钟差的影响进行了研究,结果表明：增加测站数量和观测时间,均有利于提高卫星钟差的估计精度;但随着测站个数的增加,计算耗时会随之增加,从而影响钟差的实时使用,因此,从兼顾钟差的精度和实时应用两方面考虑,只有选择适当的测站分布和测站个数,才有利于钟差的实时估计和应用。PPP定位中,基于估计钟差的收敛时间比基于IGS最终钟差的收敛时间更长。     

日界不连续误差对GNSS载波相位频率传递的影响

为分析日界不连续误差对GNSS载波相位频率传递的影响,采用MGEX/BIPM并址站10 d的GPS/BDS观测数据进行PPP测站钟差解算,在分析测站钟差估计结果日界不连续误差统计特性的基础上,从理论分析和实验验证两方面研究日界不连续误差对两地时钟相对频率偏差估计的影响.结果表明,日界不连续误差基本服从高斯分布,导致两地...     

常用震级在湖北及其周边的适用性分析

2007-01～2014-12湖北及其周边300 km范围内共发生ML≥3.0地震306次,对其中180个地震波形的近震震级、体波震级和面波震级进行测定。通过对各种震级偏差分布分析发现,近震震级更适合作为湖北省的速报震级。     

福建重力台网映震效能分析

利用福建重力台网7套gPhone重力仪的连续观测资料,对不同震中距和震级地震的同震响应特征及重力仪映震的最大震中距进行分析。结果表明：1）福建重力台网的映震效能受震级和震中距影响,从映震能力来看,泉州台优于莆田台,厦门台优于福州台,漳州台和龙岩台优于南平台;2）福建重力台网的仪器稳定性好和灵敏度高,与CMG-3ESP 120S地震计相比,重力仪具有较宽的地震频带,其同震响应持续时间与波幅呈高度正相关性;3）福建重力台网仪器映震的最大震中距(Δ)与震级（M_S）存在对应关系,具体公式为M_S=-0.218(logΔ)3+2.056(logΔ)2-4.594logΔ+6.459。     

变异系数赋权法确定GNSS系统硬件延迟

采用平均实时去噪分离方法处理相位平滑伪距数据,研究GNSS系统硬件延迟估计的随机模型。针对高度角定权、等精度定权等经验定权法参数估计不客观的问题,选取高度角平方和相位平滑值作为质量指标,提出变异系数赋权法,该方法能够顾及观测值的多种随机影响因素,具有较强的数学理论基础。实验结果表明：1）模型拟合精度与观测数据和测站位置有关,测站位置电离层周日变化越平稳、观测数据越充足,模型拟合精度越好;2）变异系数赋权法计算的模型拟合精度优于高度角定权法;3）在参数估计的精度和稳定性方面,变异系数赋权法优于高度角定权法,单天数据的解算精度提高0.2 ns。     

地震后水汽异常变化初探

研究东日本地震、汶川地震和玉树地震震中及其附近区域在地震前后的水汽时间序列变化。首先分析震中MODIS水汽序列和震中附近探空站点水汽序列在地震前后的变化;然后基于GNSS ZTD与水汽之间的高相关性,以GNSS ZTD代替GNSS水汽,讨论震源区周围IGS站点的ZTD序列变化。研究发现,震后震中及其附近区域水汽值变化出现异常,且距离越近所受影响越大;水汽不断聚积,达到峰值后发生降水。     

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球体位错理论在2011年日本强震中的应用研究

利用球体位错理论计算了2011年日本强震产生的远场同震位移与应变,并利用GPS远场数据修正了该强震的总地震矩。结果表明：1）利用球体位错理论计算得到的理论水平位移场显示,垂直于发震断层的广大区域同震位移较大,位移矢量总体都指向震中地区,震中距约5 000千米的地方亦产生了3 mm以上的同震水平位移。理论位移与远场GPS观测结果具有良好的一致性;2）比较两个独立断层模型对应的理论同震位移场发现,震源西部地区远场位移总体上只有1%～4%的微小差异,而东部广大海域的差异则达到同震信号的6%～15%,震中周围差异更大。该差异表明,相对于震源仅局域覆盖的日本本土GPS观测数据对2011年日本强震的断层滑动分布模型的约束能力有限;3）依据中国及邻区的远场GPS同震观测数据修正2011年日本强震的总地震矩,把该地震释放的总能量约束在(3.24～4.96)×10 ²² Nm,相应的矩震级为Mw8.97～9.10;4）2011年日本强震在华北地区产生的同震应变与该区的长期应力变化背景场大体相反,表明该强震使华北地区的地壳产生了松弛效应。     

加速度记录测定近震震级在江苏地区的计算研究

基于江苏强震台网和江苏测震台网的地震记录,采用时间域内实时仿真WA记录方法,对2007~2018年记录到的M2.3以上地震进行近震震级测定。为了定量分析基于加速度测定近震震级的可靠性,首先采用国标规定的新震级测定方法和量规函数测定了基于加速度记录的震级,并将结果与江苏测震台网基于速度记录测定的结果进行对比分析,得到线性拟合关系式：ML(ACC)=0.987ML＋1.371;另外计算了15 324组基于加速度测定的震级与人工编目震级之间的绝对偏差,结果显示,偏差在±0.5级以内的结果占87%;通过4阶多项式拟合后发现,在小于200 km范围内测定的震级略低于人工编目的结果,震中距超过200 km后无系统偏差。总体而言,两者结果的一致性较好,表明利用加速度记录仿真WA位移记录来计算近震震级是可行的,得到的结果也是可靠的。     

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一种SINS/CNS/GNSS组合导航滤波算法

捷联惯性导航系统/天文导航系统/全球导航卫星系统（SINS/CNS/GNSS）构成的组合导航系统可有效提高飞行器的定位精度,而导弹等飞行器常用发射时刻的发射点惯性坐标系作为测量载体飞行的基准。为此,首先在发射惯性坐标系下推导并建立一种简洁的SINS/CNS/GNSS组合导航数学模型,该模型将SINS积分预报姿态四元数误差作为待估量,可避免姿态误差角与数学平台失准角之间的转换;然后分析定位误差导致的引力误差量级并合理简化,推导符合实际的精确测量噪声模型;最后利用扩展卡尔曼滤波器（EKF）实现SINS/CNS/GNSS三种信息的有效融合。算法仿真结果表明该方法的有效性,有利于工程实现。     

震前卫星热红外异常与震级定量关系的统计研究

卫星热红外遥感资料的实际应用及大量震例归纳结果表明,强震发生前在震中附近存在不同程度的亮温异常,且异常随着时间的推移多表现为增温条带的出现或者大面积的不规则分布。在研究热红外异常临震预测中重点关注热红外异常与震级的关系,对2010～2014年发生于中国的总计151次MS5.0及以上地震热红外异常情况与震级大小进行线性拟合,得到了震级MS与临震前3 d热红外异常区面积平均值Saver的二元一次关系表达式,首次定量分析了震级大小与热红外异常面积之间的关系。     

顾及时变非高斯噪声的高斯和滤波及其导航应用

高斯和滤波可利用高斯混合模型精化非高斯噪声随机模型来提高估计精度,但导航测量环境的动态性和复杂性使非高斯噪声具有时变性特征,若GMM不随之调整会导致滤波解算失真。针对该问题,本文提出一种基于位移参数自适应估计的高斯和滤波算法。首先分析GMM位移参数对非高斯噪声拟合精度的影响,然后利用位移参数自适应技术修正GMM,进而改善高斯和滤波性能。实验结果表明,当GNSS/SINS量测模型存在时变非高斯噪声时,本文算法的滤波结果较传统高斯和滤波算法的波动小,抗干扰能力强,在实际应用中可进一步改善估计精度和稳定性。     

高频GNSS资料的强震震相识别与震中确定

利用2011日本东北Mw9.0地震和2008汶川Mw7.9地震若干台站的高频（1 Hz）GNSS观测资料,通过精密单点定位方法解算出地震发生时的位移形变波形。对位移波形一阶差分得到震时高频GNSS速度时间序列,采用S变换谱的方法对该速度时序进行地震波到时的拾取,即震相识别。将地震波拾取结果用于震中位置和发震时刻反演,并与美国地质调查局USGS公布的资料对比。结果发现,两者日本地震震中位置相差约16 km,发震时刻相差约0.7 s;汶川地震震中相差约4 km,发震时刻相差约0.4 s。