利用CORS站网监测三峡地区环境负荷引起的地壳形变与重力场时空变化

受地球动力学因素特别是地球表层大气、地表水及地下水动力环境影响,地面站点位置、地球重力场及大地水准面随时间变化。以三峡地区CORS站网为主,少量重力台站为辅,采用负荷形变与地球重力场严密组合方法,综合确定了2011-01-2015-06三峡地区环境负荷驱动的地壳形变与重力场月变化,结果显示:（1）CORS站网具备地壳垂直形变、大地水准面及地面重力变化的监测能力;（2）三峡地区地壳垂直形变年变化幅度36.1 mm,大地水准面年变化幅度28.2 mm,地面重力年变化幅度117.4 μGal;（3）CORS站网地面重力变化监测精度水平不低于流动重力场重复测量;（4）CORS站网地壳垂直形变与地面重力变化监测具有一定的外推预报能力。     

三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变与重力变化监测

监测三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,对三峡水库的安全运行和区域地质灾害监测防治等具有重要意义。本文从直接计算、实际测量和综合解算3个方面研究了三峡库水位变化过程中地壳垂直形变和重力变化。基于资源三号卫星影像提取的水体数据,结合水位数据,直接计算了三峡水库蓄放水从145~175m每隔5m的影响,地壳垂直形变最大可达30mm,对重力影响超过20μGal(1Gal=10~(-2) m/s~2)的范围距离长江中心线约2km内。库区较近的巴东CORS站(ES13)能够实际测量到库水位变化过程中的地壳垂直形变。由于目前三峡库区的CORS站和重力台站数量较少,分布不均,还不能满足紧密跟踪三峡库水位变化过程中的监测需求。利用三峡地区26座CORS站和部分重力台站数据,基于负荷形变理论和球谐分析方法,综合解算了库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,与实际CORS监测结果一致。通过对比分析发现,基于CORS站网的综合解算,能够有效提升对库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化的监测能力。     

GT-2A航空重力仪静态测量实验及性能分析

设计静态测量实验和升降台实验对GT-2A航空重力仪的零漂率、分辨力和尺度因子进行分析。利用GT-2A定点静态连续观测数据、相对重力仪同步观测数据和固体潮模型计算的重力固体潮数据,计算了GT-2A的零漂率。固体潮改正之前和之后的计算结果表明,采用GT-2A连续静态观测数据计算的零漂率差值最大可达7.4 μGal/h;采用施测前后校准测量数据计算零漂率引入的代表误差最大为13.7 μGal/h。以上结果表明固体潮对零漂率的确定具有较大影响。测试GT-2A观测重力固体潮的能力,通过频域分析发现幅值超过30 μGal的分潮波会对GT-2A测量结果的幅-频特征产生影响,认为GT-2A的分辨力约为30 μGal。升降台实验中利用GT-2A测定重力垂直梯度,与相对重力仪测得的重力垂直梯度比较,计算出GT-2A实验量程内观测数据的尺度因子为-0.003 4 ±0.011 6。     

大气负荷对区域地壳形变和重力变化的影响分析

在高精度大地测量观测数据处理和相关地球物理解释中,大气负荷由于影响较大,需要考虑。利用全球大气模型和区域气象站气压数据,采用移去恢复方法和球谐分析方法,计算了三峡地区大气负荷对地壳形变和重力变化的影响。提供了一种利用局部气压数据改善该区域大气负荷影响变化计算效果的合理算法,提高局部气压数据和全球模型数据利用的合理性和准确性。研究发现,大气负荷对垂直形变的影响在空间分布上中长波占优,在三峡地区的年变化幅度大于20 mm,对地面重力变化影响的年变化幅度一般不超过10 μGal,对水平形变影响较小。     

武汉九峰地震台重力变化与地壳垂直形变分析

长期的重力变化和地壳形变观测是研究地下物质运动的重要手段。基于武汉九峰地震台2013—2020年的绝对重力和全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）观测数据,计算了长期的重力与地壳垂直形变的变化趋势,并以1年、2年和3年的时间间隔分段,进行线性趋势拟合,分别获得不同时间段的绝对重力年变化率、地壳垂直形变速率以及对应的比值。研究结果表明,武汉九峰地震台长期的重力年变化率为0.479 9 μGal/a,地壳垂直形变速率为-1.2 mm/a, 两者的比值为-0.399 9 μGal/mm,与理论值存在一定的偏差,可能与该区域的地下水活动有关。将不同时间段的重力变化与地壳垂直形变的数据展布在一张图中,发现数据点离散分布在不同区域,由此可初步判断地下物质运动过程,为区域动力学机制解释提供参考。     

固体潮对测站位移的影响特征分析

采用IERS规范上的方法和2013年发布的DE430星历文件,计算并分析了北京房山站和浙江地区固体潮对测站位移的影响。研究发现,固体潮影响具有很强的周期性,存在2周和半年的长周期,在局部区域的等值线都成线状分布。本文研究可为固体潮方面的相关研究提供参考。     

时变重力测量确定青藏高原地壳隆升与增厚速率

联合绝对重力和重力反演与气候实验卫星（gravity recovery and climate experiment,GRACE）重力多年观测数据,获得了青藏高原多个基准站区域的地壳垂直形变速率。研究结果表明,绝对重力呈明显的负变化,绝对重力和卫星重力的时变系统差也呈较一致的负值,鼎新（DXIN）、德令哈（DLHA）、西宁（XNIN）、拉萨（LHAS）和仲巴（XZZB）5个基准站的区域地壳垂直形变呈明显的隆升状态,即拉萨块体、祁连块体和阿拉善块体处于地壳隆升状态,隆升速率分别约为2.01±0.15 mm/a、1.88±0.19mm/a、1.91±0.10 mm/a。在印度板块和欧亚板块的双向挤压下,青藏高原的地壳在不断的隆升与增厚,平均隆升速率约为1.94±0.17 mm/a,平均增厚速率约为2.35±3.30 mm/a。     

水文气象因素对中国北疆流动重力变化的影响

水文气象因素引起的重力变化是影响地震重力变化成果解释的重要因素。以中国北疆地区为研究区域,借助全球陆地数据同化系统（global land data assimilation systems,GLDAS）全球水文模型数据、大气模型数据,计算2016-01—2017-12时段内水文气象因素对研究区域的重力影响。计算结果表明,陆地水影响的年变化为1.3 μGal,两期陆地水影响空间分布的差异低于1 μGal;大气影响的年变化为8 μGal,两期大气影响空间分布的差异达到6 μGal。利用2016-04、2016-08和2017-06三期流动重力测量数据,对比扣除水文气象因素前后的重力变化,可以看出,在中国北疆流动重力数据处理中,大尺度水文因素可以不予考虑,气象因素应予考虑。同时,为更好分析流动重力变化,建议流动重力测量过程中同时开展测点附近的土壤湿度、大气气压等观测。     

基于CORS基准站的地质灾害监测技术研究

采用高精度的数据处理软件对CORS基准站不间断、实时的观测数据进行处理与分析,结合大气、地表水及海平面变化等观测资料,研究地面水平和垂直形变、地面重力的变化.通过挖掘CORS基准站网监测地质灾害灾变过程的潜力,提升地质灾害监测预警能力,推进地质灾害预警向定量化、实用化方向发展,为浙江省重大工程建设和形变安全运营等提供支持.     

重力固体潮信号的独立成分分析与谱相关解调

针对提取重力固体潮潮汐谐波分量,分析各谐波分量间调制关系的问题,该文结合重力固体潮的产生机制建立了一种重力固体潮信号正交分解模型。利用独立分量分析算法和谱相关方法,分离出与模型相对应的独立分量信号,并从独立成分中解调出载波分量和被调制分量。从而完整地描述了地球自转产生的潮汐谐波与月球、太阳相对于地球轨道变化产生的潮汐谐波的正交分解关系。实验表明,此方法能有效地提取出重力固体潮信号中所包含的潮汐谐波信息,并揭示出该重力固体潮信号中存在3个线性叠加的独立分量,在月波分量和年波分量都以乘性调制的方式调制到半日波分量和日波分量上。     

潮汐改正对精密GPS基线解算的影响

介绍了三类潮汐模型改正,分析了中国及周边地区不同类型、大尺度GPS网,研究了极潮、大洋潮、固体潮模型改正对定位精度的影响,给出了模型的使用方法.     

基于 IERS 2003规范的固体潮对位移的影响研究

根据固体潮理论,利用IERS 2003规范,计算中国部分IGS站的固体潮位移改正,分别对加入和不加入固体潮位移改正,对测站坐标的影响进行计算和比较分析。结果表明,固体潮改正对测站坐标径向影响明显,其他方向不太明显。     

海岛礁相对重力测量的潮汐影响

着重分析固体潮模型、潮汐因子的选取和海洋负荷潮的求定,并利用ETGTAB模型数据详细计算了相对重力测量中的潮汐改正,说明在近海和岛屿地区进行高精度海岛礁相对重力测量时,必须考虑精确的固体潮和海洋负荷潮改正,从而提高相对重力测量的联测精度。     

三峡水库蓄水对地壳形变及大地水准面的影响

利用资源三号(ZY-3)高分辨率遥感影像提取三峡库区水体数据,通过负荷格林函数积分模型法计算出三峡水库蓄水过程中水体对地壳形变及对大地水准面的影响。研究发现:1三峡库区近岸地壳垂直形变与水库水位呈负相关关系,大地水准面与水库水位呈正相关关系;水位上升,长江近岸地面水平向内形变,方向指向江心;2三峡水库蓄水造成的地壳垂直形变最大可达35mm左右,大地水准面形变最大值在8mm左右,而对库区地壳水平形变影响不超过0.5mm;3出现形变最大值的地点是忠县环湾一带,而并非是三峡大坝周边。     

固体潮对地球重力场时变特征影响的潮波公式

精密和详细测定地球重力场及其随时间变化,是目前卫星重力测量的主要课题.基于目前高精度的固体潮展开,研究固体潮对地球重力场时变特征的影响.不同于IERS2000推荐的固体潮对重力影响的理论模型,独立于天体历书而基于精密引潮力位展开直接给出在毫微伽精度下的潮波公式,并考虑到四阶潮汐的效应.同时对重力数据归算中的永久性潮汐的处理进行总结和说明.本文的工作可为高精度的地球重力场的研究提供理论依据和参考.     

基于不同潮汐类型的不同时间尺度分潮结果精度分析

选取4种不同潮汐类型的验潮站实测潮位资料,对验潮零点在一定范围内变动对调和分析结果的影响进行分析,结果表明,一年的潮位数据中若后续6个月的数据发生10 cm、20 cm、30 cm零点漂移,各分潮振幅最大变化量为0.47 cm,迟角为0.16°。采用1~12个月不同中期尺度的实测数据,对调和结果的精度进行分析,结果表明,当潮位观测数据时间尺度小于6个月时,其4个主要分潮O_1、K_1、M_2、S_2振幅综合中误差在2 cm以上,迟角中误差在2°以上,具有显著的不稳定性;相同时间尺度的不同潮汐类型的潮位站潮位资料调和分析得到的主要分潮的振幅精度差异较大,迟角分布相似。当潮位观测数据时间尺度达到或多于6个月时,澳门站、汕尾站的分潮综合中误差分别为1.16 cm、0.61 cm,厦门站、北海站分别为2.90 cm和2.51 cm;各分潮迟角中误差均在2°内。当时间尺度超过9个月后,4个验潮站分潮振幅综合中误差均在2 cm以内,各分潮迟角中误差均在1°左右。     

重力计算中的潮汐改正分析

详细介绍了重力固体潮汐改正的来源和计算公式,针对潮汐因子的取值进行了分析讨论,同时就海洋负荷潮汐模型对重力潮汐的影响展开阐述并给出简算公式,最后得出,不同等级的重力测量计算采用相应的计算公式,其计算精度为±2×10-8 ms-2。