GPS连续站水平位置坐标时间序列插值的一种新方法

GPS连续站多年的运行实践表明,其观测值在时间序列上并非时时连续,数据整体不完整率甚至已经达到了较高的比例。研究发现:在地壳形变的分析中,这样的结果直接影响着某种形变信息的正确提取。因此,插值已成为一项提高资料利用率、获取更多有效信息的必要途径。由于通常插值方法不注重空间上的联系,故对GPS的时间序列常难以给出恰如其分的插值结果。本文根据GPS连续观测资料各种信息的特征,提出了一种新的综合插值方法——"欧拉—周期—滤波—自噪"插值法。本文以天津GPS连续观测网为例,给出了实际操作方法,计算结果表明该插值法可以最大程度地保证各种信息不失真,较其它方法更为有效。     

R值用于地震预测效能评估中的问题与改进

在回顾地震预测效能检验的基础上,对Ｒ值评分法进行了进一步的理论推导,给出了预报指标“有异常”与“无异常”状态下预报的震发生的Ｒ值及其相互关系,多异常状态下地震发生的Ｒ值分布计算及其与方法总的Ｒ值的关系及在异常取值间隔与预报时空尺度不一致的情况下Ｒ值的正确计算与预报方法等结果,最后讨论了与预报评分相关的一些问题。     

基准站GPS连续观测得到的垂直位移时间序列

利用1998年9月至2004年3月上旬中国地壳运动观测网络基准站GPS连续观测结果所获得的垂直位移时间序列,讨论了基准的选择,分析了基准站垂直位移的特点。取中国东部一组垂直位移变化形态基本一致、年速率较小的6个基准站作为垂直位移时间序列的基准。计算结果表明,每周的垂直位移解的精度可达3mm。与基准站的水平位移年速率相比,垂直位移年速率普遍较低;而与基准站的水平位移时间序列相比,一些基准站的垂直位移时间序列有非常显著的年周期变化,幅度达20～50mm。中国大陆西部基准站的年周期变化与地球自转有明显的相关性,并且符合地球自转守恒。基准站垂直位移的变化值得多方面深入研究     

顾及共性误差的南极半岛地区连续GPS站坐标时间序列分析

共性误差是区域连续GPS网络中存在的一种与时空相关的主要误差源.对区域网络使用空间滤波能够有效减小这种误差并改善坐标时间序列的精度.本文使用GAMIT/GLOBK 10.5软件解算南极半岛区域11个GPS测站2010-2014的数据,各测站独立估计的单天解组成坐标时间序列.利用堆栈法（stacking）、主分量分析法（principal component analysis,简称PCA）和Karhunen-Loeve展开法（KLE）对其进行空间滤波,在利用PCA和KLE方法进行空间滤波时,使用前两个主分量作为共有模式分量.结果表明：三种方法均能有效提取南极半岛区域共性误差, PCA方法的滤波效果明显优于stacking方法,略微优于KLE方法;空间滤波能够有效减小残差时间序列的振幅、功率和RMS;对坐标时间序列进行空间滤波能够有效降低其线性项和周期项误差,从而提高线性项和周期项估计的精度.共性误差的谱分析结果显示在U方向上存在9.4天、13.7天等短周期的信号,推测共性误差组成成分中可能含有与海潮相关的误差源.     

河北省及邻区地震活动时间间隔的一些特征

介绍了地震活动时间间隔的研究历史和定义，对河北省及邻近地区地震活动时间间隔分布的统计点图、间隔一频次统计图进行了分析，分析时结合不同的震级层次、不同的统计时段（长段不同）、不同的活动水平以及地震活动的丛集与孤立。统计结果显示地震活动时间间隔对数一频次统计结果与G－L关系式的统计结果类似，地震活动时间间对数一频镒也呈指数分布。最后对预测中存在的不足进行了一些简单说明。     

GPS基准站坐标分量噪声的时间序列与分类特征

根据地震预测对异常信息(长期、中期和短期异常)与噪声分离(白噪声、闪烁噪声和随机漫步噪声)的需要,文中应用小波方法对中国大陆的有关GPS基准站坐标分量和测站间坐标分量进行了分离,并将它们归纳为四类高频、中频、较低频和低频。通过对高频、中频和较低频的时间序列特征进行分类分析,获得如下看法:①高频类可能主要是白噪声造成的,其离散的程度较中频类略大,或许其中在某时刻包含临震前兆和震时形变信息;②中频类主要突出闪烁噪声的特征,或许其中在某时刻包含着短临前兆信息;③较低频类若剔除年和半年周期成分则显示随机漫步噪声的特点,或许其中包含着中期前兆信息;④低频类主要体现趋势性形变信息;⑤高频与中频类噪声的大小一般与观测季节明显有关,噪声最大的时段大约是8月份,噪声最小的时段大约是2月份;⑥判定不同频域信息的显著性时,其噪声要进行相应的综合或分离;⑦一定的空间域内的测站间坐标增量噪声平均小于测站相应坐标的噪声,而且噪声大小随时间的变化更加突出,甚至相差达一倍以上。这些可能说明,虽然这些噪声是GPS观测所固有的,但并非完全是独立的,测站间越近,共性的成分越突出。所有这些将为我们变形分析时信息显著性的判断、方法的选择、资料处理时权的确定、观测的最佳时段选择、跟踪监测方案制定和参考基准站的确定等提供重要的参考。     

黑龙江省及其邻区地震序列早期特征研究

通过对中国大陆103个地震序列（自1966年以来）显著地震发生后6小时内的资料进行分析表明,中国东部地区地震序列的数量明显低于西部地区,而黑龙江省及其邻区地震序列的数量则更少。地震累积频度拟合函数主要呈指数函数、幂函数分布,其中双震型或多震型序列以指数函数分布为主,主余震型则以幂函数分布为主。 h 值、k 值与地震数量及主余震时间差等无线性关系。显著地震有前震的序列,其地震频度拟合函数、h 值与前震至显著地震的时间间隔有关,当时间间隔大于7小时,地震累积频度拟合函数多呈指数函数分布,h 值<0.5。     

甘肃年度地震危险区划定的R值评分研究

年度地震危险区是一个比较特殊的评价对象.作者在前人研究的基础上对R值评分公式做了适当的改进,将原有方法的用地震个数求报准率,改为用地震危险区面积求取报准率,在不改变公式物理意义的前提下,使其更适合于对年度地震危险区这个特殊对象做出科学评价.改进后的公式排除了数学上不成立的情况,不鼓励虚测,不鼓励漏测.对甘肃1986～2007年的年度地震危险区和目前甘肃地震预测预报水平做出了科学客观的评价.依据评价结果提出了改进年度地震危险区划定方法的建议.     

中国大陆GPS连续观测站基线时间序列分析

本文根据中国地壳运动观测网络基准站1999年初至2010年9月底的资料, 对中国大陆90条GPS基线时间序列进行了分析, 讨论了这些基线在正常情况下的趋势性运动特征, 总结了2001年昆仑山口西和2008年汶川两次8级大震前GPS基线时间序列的异常变化, 并在此基础上分析了GPS基线近期变化情况。     

河南豫北地区跨断层形变预报方法检验及效能评估

基于河南省豫北地区跨断层形变观测资料,在排除观测时段相关干扰的基础上,选取2002—2019年观测场地周边200 km范围内中等强度地震,依据震例对应规则,使用不同类别异常提取方法进行预报方法的检验和效能评估,并通过对比分析R值检验结果,总结适用于该地区跨断层形变观测的最佳预报方法。     

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.     

甘肃及邻区数字化水位观测资料的应用与地震监测效能评估

甘肃及其附近地区已建成的数字化水位观测点共有12个, 其中模拟与数字化观测同时运行的只有甘肃平凉一个测点。 文中分析了数字化水位的年、 月、 日动态特征以及数字化资料的应用。 分析了主要影响数字化水位资料的干扰因素, 分析结果发现, 数字化水位观测中目前较为突出的问题是水位动态中存在较大幅度的脉冲和突变。 根据以往的震例总结, 认为有可能识别出破年变为标志的中期前兆异常, 以阶变和脉冲为特征的短期异常很难识别。 潮汐理论用于模拟观测资料的处理方法, 仍然可以在数字化观测资料中应用。     

汶川地震前后四川区域GPS时序特征演变及统计分析

为探索地震事件对GPS坐标时间序列的长周期影响,对汶川地震前后四川GPS观测网络长约10年的解算成果进行了多参数模型噪声特征分析.基于最大似然估计方法和频谱特性分析,提取了地震前后各测站坐标序列中的噪声分量,使用Λ-统计检验,得出"白噪声+闪烁噪声"模型可以作为四川GPS区域观测网络的最优噪声组合模型,同时,地震事件使得地震前后GPS噪声分量中的白噪声、闪烁噪声、随机游走噪声等发生显著改变,说明传统谱噪声分析中简单地将地震数据拼接在一起并进行统一处理的模式并不可取;使用共模误差分析方法、区域速度场变化趋势等信息对地震前后噪声模型的改变成因进行了初步的物理解析.     

非构造形变对GPS连续站位置时间序列的影响和修正

GPS观测得到的地壳形变场通常包含有构造形变与非构造形变二类信息, 去除其中的非构造形变信息对于有效运用GPS数据研究构造形变场至关重要. 本文运用国际卫星对地观测资料及各类地球物理模型, 定量计算海潮、大气、积雪和土壤水、海洋非潮汐4项负荷效应造成的地壳非构造形变, 并以此研究和修正这些非构造形变对中国地壳运动观测网络GPS基准站位置时间序列的影响. 研究发现此4项负荷效应, 特别是大气、积雪和土壤水, 对于测站垂向位置的影响显著. 通过模型改正可以使测站垂向位置的RMS降低～1 mm, 占其总量的～11％. 对于垂向时间序列的周年项部分, 这一改正可降低其振幅的37％. 研究还表明经过地球物理模型改正和周年、半周年谐波拟合改正的时间序列比起仅经过周年、半周年谐波拟合改正的时间序列更为平滑, 表明地球物理模型改正对于消除非构造形变场的作用不是周年、半周年谐波拟合改正所能替代的.     

河北及邻区地磁加卸载响应比映震分析

应用地磁加卸载响应比方法,选取河北及邻区2008年1月至2016年10月FHD观测数据,研究地磁响应比异常与该区M 4.0以上地震的对应关系。结果表明：①近9年符合判据标准的地磁加卸载响应比异常有11组33次,其中7组异常有震例对应,在选定的14次震例中9次对应震前异常;②异常面积通常与最大异常强度成正比关系;③前兆异常时间与震级之间一般正相关;④组内各次异常位置多具有连续性和迁移性;⑤震中大部分出现在异常高值区。     

小波分析在GPS位移时间序列特征中的应用

使用福建GPS台网2004年3月—2008年10月的连续观测资料,对各基准地震站原始数据进行处理,得到位移时间序列,进行初步分析。在此基础上,采用小波分析方法提取时间序列的时频特征,从而得到非线性变化信息,为GPS在大地震前获取前兆资料提供探索方向,进而通过对位移时间序列异常变化与区域地壳运动关系的研究,探讨两者间的内在联系。     

惠州断层及其邻区地震危险性评价

惠州断层长约20 km,宽约5 km,产状135°—150°/NE∠65°—75°,在断层露头处可见复合断层角砾岩,这反映出该断层曾发生过多次运动.为研究该断层最新活动时代及地震危险性,得到的现今惠州断层垂直形变图显示,该区明显受区域活动构造所控制,垂直形变幅度相对较小,无明显的高速度梯度带;地壳水平运动状态测点的运动...     

北京市土层GPS连续站数据的初步利用

处理了北京地区GPS连续站的数据,发现京郊一些土层连续站水平分量变化和基岩站差别不大,垂直分量与基岩站不完全一致.利用北京地区GPS连续站的观测数据结合北京地区周围10个IGS站,用GAMIT软件进行解算,讨论了土层连续站数据在地震研究中应用的可能性.     

Entropy measure of stepwise component in GPS time series

A new method for estimating the stepwise component in the time series is suggested. The method is based on the application of a pseudo-derivative. The advantage of this method lies in the simplicity of its practical implementation compared to the more common methods for identifying the peculiarities in the time series against the noise. The need for automatic detection of the jumps in the noised signal and for introducing a quantitative measure of a stepwise behavior of the signal arises in the problems of the GPS time series analysis. The interest in the jumps in the mean level of the GPS signal is associated with the fact that they may reflect the typical earthquakes or the so-called silent earthquakes. In this paper, we offer the criteria for quantifying the degree of the stepwise behavior of the noised time series. These criteria are based on calculating the entropy for the auxiliary series of averaged stepwise approximations, which are constructed with the use of pseudo-derivatives.     

Crustal loading in vertical GPS time series in Fennoscandia

We compare time series of vertical position from GPS with modelled vertical deformation caused by variation in continental water storage, variation in the level of the Baltic Sea, and variation in atmospheric pressure. Monthly time series are used. The effect of continental water storage was calculated from three different global models. The effect of non-tidal variation in Baltic Sea level was calculated using tide gauge observations along the coasts. Atmospheric loading was computed from a numerical weather model. The loading time series are then compared with three different GPS time series at seven stations in Fennoscandia. A more detailed analysis is computed at three coastal stations. When the monthly GPS time series are corrected using the load models, their root-mean-square scatter shows an improvement between 40 and 0%, depending on the site and on the GPS solution. The modelled load effect shows a markedly seasonal pattern of 15 mm peak-to-peak, of which the uncorrected GPS time series reproduce between 60 and 0%.