基于多尺度球面小波解算GPS应变场的方法及应用

提出了利用多尺度球面小波解算GPS应变场的方法,该方法通过建立不规则分布的小波基函数以凸显测站非均匀分布的特征,获取不同空间尺度的应变场.通过对模拟数据进行对比分析验证该方法的有效性,模拟结果显示,多尺度球面小波应变计算方法稳健性较好.在位移场中加入高斯随机误差(均值为0.0mm,标准差为0.5mm)对应变计算结果的影响可忽略不计.从原有位移场随机抽取的60%的数据解算应变场时,仍然能够获取比较可靠的结果,但如果出现大范围的数据空缺,则会对应变结果产生明显影响.基于华北地区GPS测站原始观测数据,通过高精度数据处理方法解算了该区域GPS速度场,根据多尺度球面小波方法,解算了该区域的应变率场及其误差,并分析了其空间分布特征.     

基于GNSS数据的河北地区形变特征

利用河北及周边地区的GNSS观测数据,得到河北地区2010—2021年水平运动速度场;根据GNSS测站分布和地震危险性对河北地区进行分区,分别计算各分区的应变时序结果,总结河北地区应变结果的时空变化特征,并与其他前兆观测手段进行分析对比.结果表明:①在水平运动方向上,省内8个测站在全球参考框架下运动方向均为东南向运动,...     

汶川地震前后区域地壳形变场及孕震特征研究

利用中国地壳运动观测网络GPS区域网1999、2001、2004、2007年观测资料及中国大陆构造环境监测网络区域网2009、2011年观测资料,解算了南北地震带相对华南地块的GPS速度场,并用最小二乘配置方法解算了南北地震带南、北部地区应变率场的多期次结果,通过分析汶川地震前、后地壳运动速度场和应变率场的动态变化,进一步研究了汶川地震前区域地壳形变和应变积累背景与孕震异常的形变场主要特征及其形成机制.     

中国大陆地壳形变GNSS站网简述及数据产品应用现状

自20世纪80年代中期以来,GNSS技术在高精度地壳运动观测与构造形变研究中取得了丰硕的成果,为大地测量、地球动力学研究和防震减灾等诸多领域的业务深化和应用拓展提供了强大的技术支撑。本文在回顾中国大陆地壳形变GNSS站网发展历程的基础上,阐述该网络产出的中国大陆长期构造运动速度场、中国大陆应变率场、位移时间序列、基线时间序列和多边形应变时间序列等几类基础产品,分析这些产品在中国大陆构造运动动态趋势和地震预测分析中的应用情况以及所面临的瓶颈问题,最后展望未来GNSS在高精度地壳运动监测应用中的发展方向。以中国大陆构造环境监测网络为基础,大力推进国内海量GNSS观测数据的共享,提升GNSS多系统融合定位精度,将产出更为精细的科学产品,更好地服务于中国大陆地壳运动和地震预测分析等研究。     

利用北京GNSS连续站监测地壳运动遇到的问题及解决办法

用GNSS监测北京地区的地壳运动,属小区域研究范畴,我们选用了境内16个工作状况较好的GNSS连续观测站6年的数据进行研究。基础数据的解算由王敏研究员提供方法、参数、模型和数据等,保证了解算的高水平。因测站设备的更换、环境的改变、沉降的差异、地震的发生、年周期等因素影响,解算值还不能直接用于地壳运动的研究,必须找到可靠的办法,扣除上述因素的影响。作者针对不同的影响因素,分析了其共性、个性、处理顺序、变化模型、量级大小等特点,通过试算、试验和比较,找到了一些较好的解决办法。本文的研究结果为进一步研究京区的地壳运动打下了一个良好基础,对于综合利用不同部门GNSS观测数据具有一定参考价值。     

汶川8.0级地震前区域地壳运动与应变场动态特征

利用中国地壳运动观测网络GPS资料, 通过获取水平相对运动、 水平应变场分布变化等, 研究了汶川8.0级地震前的区域水平运动与应变率场变化, 以及大尺度地壳运动动态特征等。 研究结果表明, 发生汶川8.0级地震的龙门山断裂带, 由于受到其西侧巴颜喀拉地块向东运动的构造动力作用, 处于缓慢的应变积累状态。 在汶川地震前龙门山断裂带相对华南地块的差异运动小于GPS观测误差。 川滇地区应变场图像显示2004-2007年面应变率负值最高区出现在汶川8.0级地震震中区及其附近, 可能反应了局部挤压增强。 GPS基准站资料反映的大尺度北东向地壳缩短的相对运动增强, 也形成了促进龙门山断裂带发生大破裂的区域构造动力增强的背景条件。     

汶川地震前兆观测总结研究及观测技术创新基于地壳运动与变形对汶川大地震的初步研究

利用中国地壳运动观测网络GPS资料,并结合断层形变及区域水准等观测资料,从不同时空尺度的地壳运动与变形角度对汶川大地震进行了初步研究.主要内容包括发生汶川大地震的龙门山断裂带的应变积累与构造动力背景分析,震前地壳运动、应变场和构造变形的动态过程分析,以及问题讨论与认识.主要研究结果如下.     

中国大陆GNSS数据精化解算研究

使用GAMIT/GLOBK/QOCA处理中国地壳运动观测网络和中国大陆构造环境监测网络产出的1999～2011年GNSS连续观测和流动观测数据及相关IGS站的连续观测数据,并在求解中国大陆GNSS速度场过程中扣除了2001年昆仑山口西地震、2008年汶川地震、2011年日本地震的同震位移场,从而能够得到精化的中国大陆GNSS速度场.结果表明:精化的速度场不仅较为准确地扣除了强震的同震位移,而且整体一致性更好.     

基于GNSS观测的泸定MS6.8地震震前变形演化特征研究

利用2017—2020年中国局部GNSS速度场和地壳运动观测网络的基准站时间序列数据,从基线时间序列变化特征、多尺度地壳应变参数两方面,详细分析了2022年泸定M_S6.8地震前的构造变形及其演化特征,得到以下认识:①2021年玛多M_S7.4地震后,巴颜喀拉块体内部甘孜—小金、炉霍—小金基线时间序列的加速压缩,表明其边界断裂受同震破裂影响发生解耦并加速向南、东向推挤,导致鲜水河断裂南段—龙门山断裂西南段所围限的三岔口一带的应变能积累速率加快,地震危险性增加;②泸定M_S6.8地震处于大型走滑断裂带剪切应变高值边缘的弱化区、垂直于断层方向应变的张性区,表明闭锁背景下正应变的减小有利于断层破裂和地震成核。     

基于GNSS观测的阳江地区形变特征分析

地壳形变监测与分析是研究区域构造活动性的重要手段.利用阳江地区GNSS观测资料,系统分析了各GNSS站点速度场、站点间基线时间序列及区域应变率场的数据;根据获取的阳江地区现今地壳水平运动状态,综合研究了阳江地区地壳形变特征.结果表明:阳江地区各GNSS站点水平运动方向都为东南向,与华南块体运动方向一致;东北部站点运动速...     

GPS应变率场计算方法研究进展

基于大地测量资料获取地壳运动与应变积累定量结果一直是国内外重视的地震中长期预测的技术途径。 针对地震变形过程的准确描述问题, 国内外学者基于GPS资料, 发展了多种应变率场解算方法。 本文首先简要介绍了GPS应变率计算的基本原理, 然后系统梳理了国内外多种计算方法的优势和不足, 结果表明: 应变率计算的数学方法只考虑几何关系, 其中整体方法主要适合数据密度和分布较好条件下获取区域地壳变形分布与趋势, 局部方法主要适用于数据较为稀疏情况下描述构造块体的变形特征; 应变率计算的物理方法既考虑几何关系又考虑物理关系, 其中, 位错方法根据主要适合于研究区域存在主控断层的情况(研究区域的变形主要由少数断层控制); 数值模拟方法(如有限元法)主要适用于区域地质、 地球物理的资料比较完备的情况。     

GNSS在中国大陆的地震预测应用研究进展与展望

GNSS技术的快速发展为地震预测研究提供了前所未有的大尺度、高精度的观测结果,为强震变形模型的发展提供了可靠的观测约束。本文针对GNSS技术在中国大陆地震预测中的应用,系统梳理了断裂带滑动特征描述、变形场动态演化解析、应变集中过程识别、潜在震源危险程度判断等方面的研究进展。通过典型震例总结了GNSS资料在长、中、短临不同的地震预测阶段的应用。针对地震中长期预测,基于构造动力过程给出了强震危险性时空逼近的科学思路,即“板块边界动力作用—大-中尺度动态形变场—应力应变增强/集中区—孕震危险段中短期危险性的时空逼近”的过程。在此基础上,针对GNSS监测能力提升、地震孕育过程相关的多尺度地壳形变动态信息获取、GNSS多参量动力学模型构建及产出等问题进行了讨论和发展展望。总体而言,GNSS技术的应用显著增强了我国地震预测的地壳形变观测基础支撑,丰富了对大陆地震孕育发生物理过程的科学认识,推动了大陆地震预测科学思路和预测方法的发展,并促进了地震预测由经验预测向物理预测的拓展。     

基于地壳形变的强地震中长期预测的针对性探讨

地震是地壳运动过程中能量长期积累和突然释放的结果。最大限度地利用大范围、长时间尺度的地壳形变观测资料,从中获取地壳运动变形的长期背景场信息,结合地质构造和强震活动性,研究活动构造区域长时间尺度的应力应变积累分布背景及其与强震活动的关系,判断高应变积累异常区,对强震中长期预测十分重要。我国地震预报专家梅世蓉先生等认为,     

基于地壳运动与变形对汶川大地震的初步研究

利用中国地壳运动观测网络GPS资料,并结合断层形变及区域水准等观测资料,从不同时空尺度的地壳运动与变形角度对汶川大地震进行了初步研究。主要内容包括发生汶川大地震的龙门山断裂带的应变积累与构造动力背景分析,震前地壳运动、应变场和构造变形的动态过程分析,以及问题讨论与认识。主要研究结果如下：     

GNSS在天津地震监测中的发展与初步应用

近年来,GNSS观测技术在天津地区获得了迅速发展.截止目前,天津已建成由11个连续GNSS观测站组成的地壳运动观测网,并获得超过2年的连续GNSS观测资料.本文详细阐述了以GNSS观测技术为主要观测手段的天津市地壳运动观测网络的组网过程和布网原则,并对其数据处理结果进行了初步分析.结果表明,天津市地壳运动观测网能够满足mm级地壳运动监测的要求.其对日本“3.11”地震有较强反应,远场同震位移幅度达到7-9mm;同时GNSS连续站可成功观测到站点地面沉降变化趋势,最大年沉降量接近100mrn/a.     

2016年青海门源MS6.4地震震前应变积累及同震变形特征

2016年1月21日青海省门源县发生了M_S6.4地震, 发震断裂为冷龙岭北侧断裂, 震中位置与1986年门源6.4级地震相同。 本文收集了本次地震震中及其周边区域1999—2015年GPS观测资料, 解算了GPS速度场、 跨断裂连续观测站基线时间序列和应变率场。 结果显示, 祁连山断裂带为一条宽度约60 km的连续变形带。 在断裂带南侧地壳运动以顺时针旋转为主, 运动量值没有显著差异; 跨过断裂带到达其北部之后, 地壳运动量值明显减小, 显示出该断裂带的强烈活动特征。 冷龙岭断裂左旋走滑速率为6.17±0.41 mm/a, 挤压速率为1.83±0.38 mm/a, 断层闭锁深度为22.1±3.1 km。 利用GPS连续观测站数据解算的地震同震位移显示, 震中西南侧26.8 km处的青海门源(QHME)测站记录到了明显同震位移, 其水平运动方向为北东向, 与逆冲为主的震源机制解一致。     

基于GNSS数据的三种应变计算方法在青藏高原东南缘地区的应用

利用GNSS速度场求解应变率的方法存在多元化特征,可以区分为数学方法和物理方法。本文选取求解应变率的三种数学方法：最小二乘配置法、多尺度球面小波法、 Gussian加权内插法,对1999—2019年青藏高原东南缘(97°E～106°E, 21°N～30°N)GNSS速度场以及均匀GNSS速度场进行解算,探讨以上三种方法在该区域的适用性特征。通过分析由两组不同数据分布密度获得的主应变率(最大/最小)、最大剪切应变率、面应变率结果,发现利用多尺度球面小波法获得的应变参数在青藏高原东南缘区域有更高的空间分辨率表现。在数据分布密度高时可以详细反映小区域内空间变形特征,有助于详细确定断裂变形特征。本研究结果仅代表在青藏高原东南缘研究区域结果,对于其他区域计算方法的选取仍需考虑其构造变形背景、测点分布密度等条件。     

北斗导航定位系统（BDS）下地壳运动监测精度分析

为分析北斗导航定位系统（BDS）在地壳运动监测领域的数据精度,选取中国大陆构造环境监测网络（陆态网络）2018—2019年川滇地区GPS、BDS多系统观测站点数据,分别对GPS、BDS记录的数据进行解算,从三维坐标解、位置时间序列及速度场等方面,对比分析二者在地壳运动监测中的不同,综合分析BDS对地壳运动监测精度。结果表明,BDS定位精度达到cm级,但仍低于GPS精度,BDS、GPS速度场模型运动方位和速度值有所不同,垂向差异较为明显。总体来看,北斗系统数据满足高精度定位解算要求,可用于监测形变量较大的区域地壳运动。     

基于欧拉矢量的中国大陆地壳水平运动自适应拟合推估模型

中国大陆地壳运动除具有整体趋势外,还具有十分复杂的局部变化特征,因此建立中国大陆地壳运动模型应当同时顾及板块的长期运动趋势和小范围的局部运动变化.本文将欧拉矢量模型作为地壳运动的趋势项模型,将局部变化信息作为信号项模型,采用趋势变化与随机变化相结合的拟合推估法进行解算.拟合推估模型的信号向量易受先验协方差函数的误差影响,本文采用方差分量估计构造自适应因子调整随机信号的先验协方差阵,从而自适应地调整信号向量与观测向量的先验权比,达到平衡随机观测误差和随机信号对形变参数估值影响的目的.计算结果表明,基于欧拉矢量的拟合推估模型更好地顾及了位移场的整体变化趋势和局部运动特征,提高了中国大陆地壳水平运动场的计算精度.     

利用空间观测技术研究青海玛多7.4级地震孕育发生变形时空特征

为揭示2021年青海玛多7.4级地震震前变形与同震破裂特征,本文系统收集与处理了青海省CORS站和中国地壳运动观测网络等GNSS资料、以及Sentinel-1和ALOS-2卫星SAR数据,通过多源数据综合处理获取了玛多地震形变场动态结果.震前GNSS形变场结果显示,玛多震源区处于其北侧剪切形变高值区边缘,震前存在左旋剪...