形变地球对引潮力和应力的响应

地球在各种力学机制的作用下产生了形变,形变又导致地球引力位的变化,即形变附加位或Euler引力位增量。本文基于矢量球函数的基本理论,讨论了引潮力和地表应力对地球形变和引力位增量的影响。认为地球潮夕形变和负载形变只有球形场位移,而没有环形场位移。而地表应力产生的形变既有球形场位移又有环形场位移。     

基于地表负载一阶变化反演季节性地球形变

目的 基于SNREI地球模型,利用IGS数据反演得到近10a的地表负载力矩变化,探索了季节性地球形变机制,发现地表负载力矩在犿狓、犿狔、犿狕三个方向均有明显的周年项变化,进而指明固体地球也存在明显的季节性形变。犿狕方向的相位表明,每年的2、3月份北半球地表负载最大,而8、9月份南半球地表负载最大;每年的12月份地表负载力矩出现在中国境内,将会导致中国范围的测站在水平和垂直方向分别产生1mm和2mm左右的位移,这个位移量级对我国mm级CGCS2000框架所造成的影响是不容忽视的。     

弹性地球自转动力学理论的研究进展

地球自转的精确测定是高精度大地参考系建立的理论基础,也是天体测量学、大地测量学和地球物理学共同关注的研究领域。研究了弹性地球自转动力学的基本理论,主要内容包括:修正了固体潮和地球自转对地球惯量张量元影响的表达式;首次给出了高阶岁差章动力矩对地球自转的影响;介绍了大气对地球自转影响的数值积分法,并给出了负荷理论方法;总结了大陆水分布对地球自转影响的数值原理;研究了海洋负荷潮汐对地球自转影响的理论和方法,在推导过程中抛弃了传统的直接数值积分法,直接以负荷引力位为基础,并将海潮潮高引入表达式中,推导出了海潮对地球自转影响的有关公式。本文给出的理论公式可为动力大地测量学和天文地球动力学的研究提供理论参考和依据。     

地球自转形变的动力学效应

本文详细讨论了地球自转形变的动力学效应。地球自转形变导数地球引力位系数产生时变摄动并引起测站位置的变化。导出了由于地球自转引起的地球引力位系数变化的表达式，并给出了表示地球自转角速度矢量的三个参数m1、m2、m3与地球自转参数xp、yp、D间的关系。建议在高精度空间大地测量中要顾及由极潮引起的测站位置的变化。     

利用GPS监测区域地壳形变的理论与方法

回顾了GPS观测技术在区域地壳形变监测应用中的相关理论和方法,探讨了其发展趋势,重点介绍了块体负位错运动模型及其反演和地表位移场拟合推估及应变分析方法,展望了时空分析方法在地壳形变信息提取中的应用前景。     

由PREM地球模型计算的洛夫数

本文选取迄今为止最完善的地球模型ＰＲＥＭ,利用它所定义的地球内部基本间断面及所给物质密度的弹性等参数分布,通过求解弹性地幔运动方程,得到形变位移矢量,由此计算出二阶洛夫数。本文的理论值与观测结果符合良好。     

定点形变观测现状及研究进展

定点形变观测经过半个多世纪的发展,已形成一定规模的观测台网,在地震预测、地震学研究、火山和海啸等监测中得到广泛应用。从定点形变观测台网和观测仪器方面对定点形变观测的发展过程进行了回顾,详细总结了定点形变观测在地震领域的应用现状和研究成果,并介绍了近年来的高采样观测资料应用。在此基础上,讨论了目前定点形变观测在仪器、观测台网和资料应用中存在的主要问题,提出了下一步的发展建议。建议提高观测仪器标准化程度, 优化站点布设,深入开展地壳变形、地震前兆机理研究,发展以钻孔观测为主的实际应变探测研究。     

利用Sentinel-1A数据监测地表形变案例分析

雷达卫星结合InSAR技术已广泛应用于高精度地表形变监测领域。本文选取2017年九寨沟地震为研究案例,利用Sentinel-1A地震前后的单视复数影像,基于D-InSAR技术获取该次地震的同震形变场。结果显示:震中西北侧表现出相对均匀的下沉现象,沉降漏斗区雷达视线向最大沉降量达25.1 cm;东南侧呈现不均匀抬升状态,地表破碎较为明显,最大抬升量为11.6 cm。研究表明基于Sentinel-1A数据的D-InSAR技术可以为地震形变场的定量分析提供一种快速有效的手段,为阐释地震发震机理及评估受灾情况提供必要的数据支撑,具有广阔的应用前景。     

联合地震位错模型和ESISTEM方法提取地震同震三维形变场

高精度同震三维形变场对于研究地震变形模式、震源机制等具有重要意义。设计并实现了一种联合地震位错模型和扩展融合大地测量、卫星形变观测、应变张量估计(extended simultaneous and integrated strain tensor estimation from geodetic and satellite deformation measurements, ESISTEM)方法的新方法,以2021年Ms 6.4漾濞地震为例,利用哨兵1号A、B星(Sentinel-1A/B)升、降轨影像获得该地震的合成孔径雷达干涉测量形变场,利用地震位错模型正演得到的南北向形变分量进行约束,成功提取了该地震完整的同震三维形变场及应变场。结果表明,漾濞地震断层西南侧主要向西、向北运动,最大形变分别为4.8 cm、9.5 cm;东北侧主要向东、向南运动,最大形变分别为7.4 cm、4.6 cm;垂直向抬升、沉降的最大值分别为3.6 cm、3.4 cm;发震断层以右旋走滑运动为主,兼有少量正断分量;发震断层区域受到显著的膨胀、剪切和旋转作用。     

唐山7.8级地震三维地表形变和断层运动特征

通过系统收集整理1976年唐山7.8级地震前后区域水准和边角网观测资料,在研究发展动态平差程序的基础上,解算得到了唐山地震震前和同震三维形变定量结果与误差分布,并反演得到了断层面同震滑动分布。结果显示,震前阶段丰润-唐山-唐海-昌黎-迁安一带整体隆升,隆升高值区位于唐山附近,震中区的水平形变量不大,唐山菱形地块相对于周围地块逆时针扭转;同震阶段唐山断裂以右旋错动为主,并呈现西升东降的垂向变形特征;反演结果表明多段断层参与了唐山7.8级地震的应变释放,主震发震断层的南段破裂主要发生在深度约6~18 km、长轴约50 km范围,北段破裂主要发生在深度约7~17 km、长轴约30 km范围,滦县地震断层也发生了少量滑动;主震断层最大水平位错为7.82 m、最大垂直位错为2.04 m,等效震级为Mw 7.58。挖掘得到的唐山震前和同震三维形变场定量结果为深入研究该地震的孕育发生机制及地震影响提供了珍贵资料。     

克里金时空自回归模型在变形建模中的应用

针对时空自回归模型的空间权阵大多采用邻接性和反距离加权法导致模型预测精度较低的问题,该文提出了一种基于克里金法空间加权的时空自回归模型,通过普通克里金插值法原理来定义空间权阵,并利用五强溪大坝5年的观测数据分别对传统空间加权和克里金法空间加权进行建模对比。结果显示,克里金法加权比传统加权的变形预测精度提高44%左右,说明克里金时空自回归更适合建立大坝时空变形模型。该方法描述了实际空间的变异情况,提高了变形建模的预测精度,可用于大坝及其他变形体的变形建模。     

基于Google Earth的虚拟城市构建方法

对以Google Earth为开发平台,利用其影像、地形数据和地标功能等,整合建筑物及相关信息构建虚拟城市的方法进行了研究。运行在Google Earth平台上的虚拟城市,支持影像数据更新和成果网络共享,能够发布各种与城市相关的信息。该方法实现了三维建筑物与地形的无缝融合,具有较高的研究价值和广阔的应用前景。     

基于局域均值分解和BP神经网络的大坝变形预测

从时频联合域分析角度出发,探讨基于局域均值分解(LMD)和BP神经网络模型的大坝变形预测方法;利用局域均值分解把时间序列分解为多个具有不同尺度的PF分量,然后再用BP神经网络对其进行预测并将结果进行叠加重构合成。实例结果表明,基于LMD-BP的大坝变形预测方法的预测精度高于多项式曲线拟合预测模型,其预测结果与实际监测值相比具有较高的一致性。     

变形监测缺失数据序列灰色建模方法探讨

在测量工作中,由于气候环境、观测方法、观测仪器以及观测人员自身因素等多方面的原因,可能造成观测数据的丢失或者不完全。文中针对这类数据的处理,采用加权平均法和三次样条插值法对缺失数据进行修复,建立GM （1,1）模型,并与非等间隔预测模型进行对比。通过两组仿真数据和两组实测数据验证发现：对于呈指数增长的序列和高增长序列修复之后建模预测精度更高;三次样条插值法数据修复后GM （1,1）建模预测精度较加权平均法预测精度更高;对于低增长序列,直接采用非等间隔建模预测精度更高。     

地球剖分格网研究进展综述

通过梳理近十多年来地球剖分格网的相关研究文献,从剖分建模(四边形剖分、等积剖分和立体剖分)、编码计算(层次编码运算、填充曲线编码运算和整数坐标编码运算)、质量评价(评价准则、评价因子和层次传播趋势)及典型应用(政府机构应用、商业系统应用和行业领域应用)等4个方面,对该领域研究进展进行了系统的分类分析,较为详细地给出了不同格网模型的结构特点、适用模式及其存在的不足。最后总结出地球剖分格网在理论基础完备性、格网计算高效性及格网质量可靠性等方面研究的前沿问题。     

On an Earth ellipsoid best-fitted to the Earth surface

Historically, the mean Earth ellipsoid is obtained by fitting an ellipsoid of revolution to the geoid. Such an ellipsoid, however, does not necessarily best fit the physical surface of the Earth due to the existence of topography outside the geoid. In this paper, we present a purely geometrically defined Earth ellipsoid that best fits the physical surface of the Earth so that the resulting ellipsoidal height attains minimum global mean square value. Using a global digital terrain model and a global geopotential model, the size, shape and position of such an Earth ellipsoid have been numerically estimated. Received: 6 September 1996 / Accepted: 1 April 1998     

Progress and challenges in the architecture and service pattern of Earth Observation Sensor Web for Digital Earth

The Earth Observation (EO) Web is the data acquisition and processing network for digital Earth. The EO Web including Data Web and Sensor Web has become one of the most important aspects of the Digital Earth 2020. This paper summarised the history of the development and status quo of the major types of EO data web service systems, including architecture, service pattern and standards. The concepts, development and implementation of the EO Sensor Web were reviewed. Furthermore, we analysed the requirements on the architecture of the next-generation EO Sensor Web system, namely Spaceborne-Airborne-Ground integrated Intelligent EO Sensor Web system, and highlighted the virtualization, intelligent, pervasive and active development tendency of such system.     

对地观测技术最新进展评述

获取平台的不稳定性容易导致无人机影像的几何变形增大。如何高精度匹配这类影像是当前摄影测量与遥感领域的研究热点之一。针对这个问题,提出基于非固定初始面元的无人机点云优化算法,采用差分代替微分计算地物表面局部正切平面的近似法向量,以此为初值建立初始物方面元进行匹配计算,并用两组数据进行实验验证。结果表明,基于非固定初始面元的无人机影像点云优化算法改进了基于物方面元的最小二乘匹配方法,优于基于面元的多视立体匹配（patch-based multi-view stereo matching and reconstruction,PMVS）中的点云优化方法,提高了点云优化的效率和精度。     

2015年尼泊尔地震Mw7.9产生的地球内部变形

针对地球内部变形的理论研究缺失,该文基于半无限空间的地球模型,研究了2015年尼泊尔地震Mw7.9产生的地球内部不同深处(地表以及地下10、20、30、50、100和300km)的同震位移变化,研究区域内的地表最大垂直位移有0.779 0m,向下的最大垂直位移是-0.383m,南北向的水平位移在断层处产生集中挤压,最大值有1.460 0m,这与尼泊尔境内的GPS观测结果比较吻合;地下10km处的位移比地表的变形要大很多;地球深部的位移结果逐渐变小,并且100km处的水平位移方向也发生了巨大变化。地球内部位移变化结果显示:地球浅部位移与地表的走向趋势一致但振幅不同,地表的位移并不是最大的,接近震源处的变形最大。     

一种无偏模型在变形监测中的应用

针对变形发展趋势多样性的特点,将无偏NGM(1,1,k)模型应用于变形监测数据的分析预测中,说明无偏NGM(1,1,k)模型可分别用于拟合近似线性-指数增长趋势变形序列、近似非齐次指数变形序列和近似齐次指数变形序列。根据监测数据的发展特点可选择适合的建模方法。实例分析结果显示,无偏NGM(1,1,k)模型具有良好的拟合和预测精度,可用于滑坡位移的分析预测中。