利用GPS观测到中国大陆地壳水平运动

通过与一般GPS大地测量或工程测量对比，介绍利用GPS观测获取地壳运动信息的方法，包括野外观测及数据处理的方法。通俗地介绍了GPS处理与形变分析中的基本概念，如坐标系统的参考框架、无基准解、相似变换、位移基准、旋转与应变等。暖和 国地壳运动观测网络基本网、基准网1998年与2000年GPS观测结果所获得的中国大陆地壳水平运动信息。简要介绍GPS观测概况，用GAMIT／GLOBK软件对所获得GPS观测数据的处理及精度分析，基准网与基本网各年观测结果得到的网内点位精度，由两期观测得到的水平位移分量的精度。得到的1998年9月初至2000年6月中旬基本网、基准网的地壳运动，包括以位于东部的一级稳定点为基准的各观测站位移、网内各部分的应变及部分地区的旋转量，得到了我国大陆完整而详细的地壳水平运动图像，分析了中国大陆现今地壳运动的主要特征，在所述观测期间，我国东部地区相对较为稳定，相对东部稳定点组，东北块体向北运动；华南块体向东南运动。相对东部地区，新疆西北部地区以北西向运动为主；西南西藏地区以向北运动为主；西藏东部与云南地区形成非常明显的顺时针旋转构造运动。我国中部南北地震带是一强烈而复杂的变形带。GPS测量结果表明印度板块向北挤压是影响我国地壳运动的主要因素。     

利用GPS观测到的中国大陆地壳水平运动

通过与一般GPS大地测量或工程测量对比,介绍利用GPS观测获取地壳运动信息的方法,包括野外观测及数据处理的方法。通俗地介绍了GPS数据处理与形变分析中的基本概念,如坐标系统的参考框架、无基准解、相似变换、位移基准、旋转与应变等。介绍利用中国地壳运动观测网络基本网、基准网1998年与2000年GPS观测结果所获得的中国大陆地壳水平运动信息。简要介绍GPS观测概况、用GAMIT/GLOBK软件对所获得GPS观测数据的处理及精度分析。基准网与基本网各年观测结果得到的网内点位精度,由两期观测得到的水平位移分量的精度。得到的1998年9月初至2000年6月中旬基本网、基准网的地壳运动,包括以位于东部的一组稳定点为基准的各观测站位移、网内各部分的应变及部分地区的旋转量。得到了我国大陆完整而详细的地壳水平运动图像,分析了中国大陆现今地壳运动的主要特征。在所述观测期间,我国东部地区相对较为稳定。相对东部稳定点组,东北块体向北运动;华南块体向东南运动。相对东部地区,新疆西北部地区以北西向运动为主;西南西藏地区以向北运动为主;西藏东部与云南地区形成非常明显的顺时针旋转构造运动。我国中部南北地震带是一强烈而复杂的变形带。GPS测量结果表明印度板块向北挤压是影响我国地壳运动的主要因素。     

基于空间实测数据的中国现今板内运动模型精度分析

主要利用“中国地壳运动观测网络”基本网GPS观测数据，检核作者采用“攀登计划”监测网和“中国地壳运动观测网络”基准网观测成果建立的全国板内运动模型的可靠性。     

GPS空间大地测量在地震预测研究中的最新进展

通过介绍中国地壳运动观测网络基准网GPS连续观测获得的2001年11月14日昆仑山口西8．1级大地震前后中国大陆，特别是西部地区的地壳水平运动，说明（大）地震是有地壳运动前兆的，是可预测的，GPS测量是地震预测中一种极为重要的观测手段。     

基于GPS的中国大陆地壳运动模型

本文使用国家攀登项目“现代地壳运动与地球动力学研究”1994、1996、1999年三期GPS复测数据，以及中国地壳运动观测网络基准站1998－1999年的观测数据，初步建立了中国大陆地壳运动速度场和模型。     

中国地壳运动观测网络GPS观测得到的地壳运动结果

介绍利用中国地壳运动观测网络GPS观测得到的地壳运动结果,包括区域网GPS观测所获得的中国大陆至今最详细的地壳水平位移结果、基准网GPS连续观测得到的水平位移时间序列及由此得到的8级左右大地震前的异常现象、基准网GPS连续观测得到的垂直位移时间序列及西部基准站垂直位移与地球自转速度变化的相关性,简要介绍基本网GPS观测结果.     

高精度GPS网的统一与数据处理若干问题研究

我国自20世纪90年代初开始,由不同部门先后建成了全国GPS一级网和二级网、国家GPS A级网和B级网、中国地壳运动观测网络、以及全国GPS地壳运动监测网和区域地壳形变监测网等.分布全国除台湾省以外的陆地和岛屿,总计2 400多点. 对于我国早期布测的各个GPS网,由于观测时刻卫星星座和星历的不完善,接收机的精度偏低,且由于财力不足,同步观测仪器少,各单位不得不分期观测、分级观测、分区观测.由于上述因素的影响,致使各个GPS网的兼容性很差;在标定基准方面,并不具备全球背景,各个子网存在着明显的系统差和基准定义差;资料零乱,信息不能共享,使用效率低,造成极大的资源浪费.为了能充分利用现有各个GPS网,使其发挥整体效益,特别是利用网络工程基准站和基本站的高精度观测信息提高现有GPS网的精度,维持大地测量动态坐标框架,更好地为国家的经济建设和国防建设服务,对这些高精度GPS网的联测和观测资料的联合处理进行研究非常必要.本文的主要研究内容如下: 1.提出了全国GPS网与中国地壳运动观测网络联测的设计思想.完成了全国GPS一、二级网与中国地壳运动观测网络联测的技术设计方案,并用于实际联测. 2.系统地讨论了高精度GPS网数据处理的平差方法及其对应基准的意义,提出了基于Bayes理论的GPS数据处理方法,推导了相应的参数估值公式及其验后协方差估值公式,推导了基于不同基准、不同历元平差结果的转换公式. 3.详细研究了GPS数据处理中基准站的选取、基准站坐标的约束等问题,首次系统地讨论了基准站选取的几何意义、统计意义与物理意义,提出了基准站选取的一般原则. 4.建立了同时顾及坐标框架系统参数和地壳运动参数的GPS网联合平差模型.使用该模型可使块体的运动参数与全网的坐标转换参数相分离,从而提高所求坐标转换参数的精度和可靠性,并用多组GPS实测数据验证了所建模型的正确性和可靠性. 5.利用国内多个GPS网的联测数据分析了中国大陆现今构造块体的相对运动特征,讨论了相应的应变场,为研究我国的大地构造及地球动力学提供了重要的约束. 6.将抗差估计理论用于地壳运动应变场的分析,推证了应变参数的抗差估计解式,以及观测误差对各类解的误差影响函数和解差函数,分析了观测异常对应变参数解的影响.     

GPS在现今地壳运动与地震监测中的初步应用

以“中国地壳运动观测网络”科学工程项目产出的GPS观测资料为基础 ,采用球坐标系下非连续变形算法对资料进一步做了形变计算 ,以此为基础 ,对我国大陆地块及其边界带运动与形变进行了分析。对GPS基准站的连续观测序列采用小波变换进行分解变换 ,分析了部分震例 ,探讨了GPS连续观测序列提取地震前兆的方法。     

川滇地块现今地壳运动速度场解算与分析

利用GAMIT10.4和BERNESE5.2软件,分别对川滇地区中国地壳运动观测网络51个GNSS基准站2010—2014年的观测数据进行处理。两者解算所得单日解基线和坐标时间序列离散度优于10mm,且变化趋势一致,吻合度较高。基线重复率水平向优于1+4×10-9 L;垂向优于4+6×10-9 L(单位mm,其中L表示基线长度,单位m)。利用PL+VW噪声模型进行了速度估计,获取了川滇地区相对欧亚板块地壳运动速度场。结果显示:除滇西南地区呈现出由西向东的增大趋势外,川滇块体其它区域地壳运动特征由北往南、由西往东呈逐渐衰减趋势;运动方向持续围绕喜马拉雅东结点作顺时针旋转,且仍然存在着南北向强烈的挤压特征。以安宁河-则木河断裂、小江断裂和红河断裂为界,选用了两侧能反映震间断裂构造特征的GPS测站,分析了断裂两侧的速度差异。并利用平行断层的速度剖面,拟合反正切函数变化趋势,获取了断裂带可能的变形宽度。     

中国大陆GPS基准站的时间序列特征

利用1999年3月至2002年3月期间“中国地壳运动观测网络”25个GPS基准站与周边国家IGS站的观测资料，进行了时间序列分析研究，并对提高GPS基准站的观测精度进行了探讨。结果表明，GPS基准站的时间序列具有一定的周期性，高程分量的周期性最为明显，GPS点位高程时间序列拟舍曲线的波峰和波谷出现的时间表现为区域性的不同。     

卡尔曼滤波在估计点位地心坐标中的应用

为了得到高精度的点位地心坐标，本文提出用卡尔曼滤波估计将单天解有效地合并成多天解的一种途径。文中利用“中国地壳运动观测网络”工程基准网1998年和1999年的80多站观测数据，解算了所有基准站的坐标。     

基于GPS的关中地区地壳水平运动研究

以"中国地壳运动观测网络"观测数据以及陕西省GPS观测网2001-2005年的5期观测数据为基础,应用GAM IT/GLOBK软件对数据进行精密解算,获得了陕西省关中地区2001~2005年相对于鄂尔多斯块体以及关中地区内部彬县站点的水平运动速度场。并结合板块构造学原理进一步分析了关中及其邻区的地壳运动规律:①GPS技术用于地壳运动的监测是可行的;②相对于较稳定的鄂尔多斯块体,关中地区整体呈现不连续性逆时针旋转;③关中地区中西部存在多处应力集中区,地壳的相对水平运动较为激烈;④关中地区中部泾灞隐伏断裂带附近地壳水平运动激烈,属潜在多震区。     

应用GPS速度场和地震数据反演中国大陆构造应变场

为获得更准确的中国大陆地壳应力应变场,文章基于ITRF2005全球地心坐标参考框架,采用高精度数据处理方法计算了中国地壳运动观测网络1999—2009年间的观测数据,获得了中国大陆GPS速度场以及相对欧亚板块的区域形变场,计算结果显示中国大陆形变运动仍是西强东弱的格局;并利用中国大陆同期近30年的地震矩张量及第四纪活动断层研究成果资料,联合反演了中国大陆区域的构造应变场,结果表明:从总体来看,应变相对集中的区域为喜马拉雅构造带、青藏高原、帕米尔高原、阿尔金断裂带、新疆天山及川滇地区,中国大陆区域过去10年的构造变化以挤压为主,拉张为辅。     

联合GPS基准站和验潮站数据确定海平面绝对变化

采用中国地壳运动观测网络工程厦门基准站的GPS观测数据以及厦门验潮站的验潮数据,计算了厦门海域的海平面绝对变化速度,并就高程变化问题作了深入讨论,表明点位高程变化呈周期性,几期GPS连续观测受其影响不能得出实际的高程线性变化速率,指出了要监测验潮站的地壳垂直运动,最好采用多年连续的GPS观测数据。     

维持中国地心坐标系的基准站数据处理

本文介绍了中国地心坐标系维持数据处理过程。基于"中国地壳运动观测网络"工程1999-2005年共7年的24个GPS连续运行基准站观测数据,并联合47个国际IGS核心站,获得了这些点于2000.0历元在ITRF2000框架中的坐标及速度,以及其相对于NNR-NUVEL1A板块模型的速度,以此作为维持中国地心坐标系的基准点。     

利用GPS分析川滇地区活动地块运动与应变模型

以川滇地区上中国地壳运动观测网络1998～2004年间的GPS观测成果为约束,基于地质学给出了块体划分模型,分别利用刚体运动模型、块体运动和形变模型反演了川滇地区内各活动块体的现今地壳运动和变形参数,并进一步对上述两种模型进行了辨识。结果表明,川滇地区的各块体用块体运动和形变模型来描述更为合适。通过对活动块体及断层运动进行讨论分析,认为川滇地区的地壳运动由西向东、由北向南逐渐减弱,且有顺时针旋转的特征,而地壳变形模式以连续和渐变的剪切为主要特征。     

利用VSAT网络实现GPS差分数据传输

主要讨论了GPS差分基准站与数据中心之间差分信息的传输。介绍了GPS差分网络系统的组成和VSAT卫星通信情况与优势，利用网络技术，以VSAT系统为实例研究了基准站与数据中心之间的实时信息传输，同时通过软件开发完成了数据中心利用VSAT网络对差分基准站的监控。     

ITRF97参考框架下的中国大陆区域地壳板块运动背景场的建立及应用

利用中国地壳运动观测网络工程基准站和基本站的GPS实测结果，构造了一个ITRF参考框架下的、充分反映今板块运动特征的、更为精确的现状中国大陆区域板块运动模型，介绍了这一工作的思路、方法和最终结果，并对速度场结果作了初步的解释。     

北斗二代导航卫星系统地壳运动监测能力

为了评估北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system, BDS）监测中国大陆地区地壳变形的技术能力,利用GAMIT/GLOBK软件处理了2017—2019年中国大陆构造环境监测网络23个基准站的全球定位系统（global positioning system, GPS）与BDS-2双模观测数据。结果显示,北斗二代的水平和垂向单日测站定位精度分别约为5~7 mm和13 mm,基线相对定位精度水平分量达到3~4 mm+（1~2）×10-8,水平位移速度测定精度约为0.6 mm/a。北斗二代的精密定位水平大致与20世纪90年代初GPS相当,可用于测定大尺度的板块运动及板内变形,但受卫星星座和定轨精度限制,不能准确反映季节性变动状态。作为对现有GPS监测的补充,可将基准站3年尺度的地壳运动监测精度最多提高20%。     

新疆地区现今地壳运动

根据 1 995～ 2 0 0 2年期间国家测绘局在我国新疆和南天山地区进行的多期GPS形变监测和地球动力学领域的合作研究获得的GPS观测资料 ,并结合中亚、天山地区的GPS连续跟踪站以及全球连续跟踪站数据 ,利用GAMIT/GLOBK软件对这些数据进行了分析处理 ,获得了较为详尽和准确的我国新疆和天山地区的地壳运动特征 ,并据此研究了塔里木块体和天山地区板内运动规律。