Epicenter and magnitude of large earthquake determined from high-rate GPS observations: A case study of the 2008 M8.0 Wenchuan earthquake

For earthquake and tsunami early warning and emergency response,the earthquake epicenter and magnitude should be determined rapidly and correctly.Using high-rate GPS observations,we can readily obtain precise and high resolution displacement time series and the seismic waveforms during the earthquake.In this paper,a new algorithm is proposed for estimating the earthquake epicenter and magnitude with the seismic waveforms derived from high-rate GPS data during the earthquake.A case study of the 2008 Wenchuan earthquake is conducted from 1 Hz GPS data and the epicenter and magnitude are determined.Compared with the results issued by the China Seismological Bureau,the estimation error of the epicenter and the magnitude is about 12 km and 0.1 magnitude unit,respectively.It has shown that high-rate GPS could be a new tool feasible for estimating the earthquake epicenter and magnitude,independent of or combined with seismometers.     

基于累积偏移算法的线路矢量数据实时压缩

针对线路矢量数据实时采集和同步压缩应用需求,本文提出具有高压缩率、低失真度特点的累积偏移实时压缩算法（CORC Algorithm）。算法突出对弯曲极值点和距离偏移的感知,创新性地提出累积变向点和累积变向拐点的弯曲极值点探测方法,提出距离累积偏移临界点的线路偏移快速判断方法,从而有效提高算法对方向连续偏移的敏感度和对摇摆偏移的高压缩率,提高线路矢量数据实时压缩的高保真性。累积偏移实时压缩算法在高限差阈值情况下仍能有效发现各类弯曲极值点和距离累积偏移临界点,在O（N）时间复杂性和O（1）空间复杂性下取得高压缩率、低失真度的理想压缩效果,实现了线路采集的零延时同步压缩。应用定时、定距两种采集策略生成的线路矢量数据集,与垂距法（VD Algorithm）、分段道格拉斯-普克法（Subsection DP Algorithm）进行实时压缩性能实验对比,结果表明,累积偏移法作为实时压缩方法,与上述两种主流实时压缩算法相比,在压缩实时性、压缩率失真度平衡、限差阈值可控性3方面都具有明显的优越性。在同等压缩率情况下,累积偏移压缩算法失真度普遍降低达10%,且压缩率与失真度的平衡性受限差阈值取值和线路轨迹特征影响最小,可实现线路的定位采集、实时压缩、同步网络上传,在交通、旅游、探险搜救等领域的实时定位监控中具有广阔的应用前景。     

采用变系数回归模型提取GPS坐标序列季节性信号

提出采用变系数回归模型提取连续GPS坐标序列中包含的振幅时变季节性信号。对模拟数据及实际GPS坐标序列两组数据的分析结果表明,变系数回归模型在提取GPS坐标序列季节信号方面比传统模型更有效。经处理,GPS坐标序列能获得更合理的速度及噪声估计。     

GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析

本文给出GPS地面台网和掩星观测结合的时变三维电离层层析的原理、算法和基于实测数据的反演结果.反演结果的比较表明,联合地基GPS与掩星观测数据进行重建,电子密度整体图像的重建质量特别是其垂直结构的重建质量得到了明显改善.在平静日和磁暴期间两种条件下利用实测数据的重建结果表明,GPS地面台网和掩星观测结合的电离层层析可以获得电离层电子密度在高度-纬度-经度-时间四维空间中的变化.重建结果清晰地显示了磁暴期间电离层负相暴效应,表明结合GPS地面台网和掩星观测的时变三维电离层层析可以有效地监测扰动条件下的大尺度电离层结构.     

青藏高原东北缘主要活动断裂带GPS加密观测及结果分析

为了对青藏高原东北缘海原断裂带和香山-天景山断裂带的现今走滑及逆冲运动状况进行更加精细的观测研究,我们沿甘肃兰州至宁夏中卫一线布设了1条由12个站点构成的跨断裂GPS加密测线网。该测线网的站点在空间分布上与“中国地壳运动观测网络”的已有站点相互补充,共同构成了1条平均点距约22km的密集型GPS跨断裂剖面。在第1期观测中,考虑到测区周围存在2个“中国地壳运动观测网络”的连续观测基准站(西宁XNIN、盐池YANC),我们尝试采用了各观测组未必同步的“自由观测方式”,而在数据处理中采用了GIPSY先进的“精确单点定位”策略。结果表明,由“中国地壳运动观测网络”的连续基准网作为支撑平台,在局部区域的GPS加密监测中采用灵活的“自由观测方式”和简易的“精确单点定位”数据处理策略,能够在满足精度要求的前提下更加有效地实施     

地震预报研究的主攻方向: 动力数值预测

尽管地震预测是一个举世公认的国际性科学难题,怛在强化各种减轻地震灾害措施的同时,仍须把地震的监测和预报作为中国地震局最为重要的任务。为此,需要高举攻克地震预测难题的旗帜,打破长期以来地震预测研究徘徊不前的局面。我们必须充分认识近年来地球物理观测技术和计算机技术所取得的重大进步和发展态势,并在此基础上制定地震预测研究的发展战略。以GPS为代表的空间对地观测技术,巨型高分辨率宽频带流动地震台阵观测技术以及电磁阵列观测技术的发展趋势表明,从布网观测走向阵列观测已经成为21世纪地球物理观测研究发展的基本方向。上述高新技术和计算机数值模拟技术的发展为地震动力学研究提供了前所未有的技术基础。为此,需要积极借助数值天气预报的经验,打破经验性地震预测的局限,把研究的注意力尽快转向以动力学为基础的地震数值预报。以地震数值预报为目标的GPS阵列地壳形变连续观测,高分辨率地壳上地幔结构探测,地壳动力学,地震孕育和破裂过程的理论、模拟试验和实际观测,数据同化和计算软件的开发应成为今后研究发展的重点。现在的问题是,需要我们强化多学科,多部门的组织协调,尽早在有条件的地区开展地震动力学数值预报的科学试验和相关的理论研究。这必将极大地促进我国地震科学基础研究的发展和地震预报水平的提高。     

地震电磁卫星星座轨道优化设计

根据地震监测任务对电磁卫星的需求．利用点数字仿真方法和遗传算法优化设计了电磁卫星星座。由4颗卫星组成的电磁卫星星座之空间分辨率约为700km．覆盖全球的观测用时周期为12小时。     

GPS基线快速计算与跟踪方法探讨

为减少中国地壳运动观测网络提供的GPS最终解的滞后时间,及时跟踪地壳形变的动态,利用提取的GPS长期运动背景外推GPS每日最终解;同时以松弛解H文件中的协方差矩阵为约束条件,对松弛解H文件中的坐标进行7参数转换,得到ITRF2000框架下的GPS当日坐标;用外推的GPS当日解、GPS最终解和H文件分别计算基线长,并对结果进行比较,然后,为了从大量的基线中找出变化幅度较大的基线,利用经验正交函数分析（EOF）方法对活动地块内基线的空间特征进行分析,实现对GPS基线的动态跟踪与监视。     

地震电磁卫星精密定轨方法研究

高精度卫星轨道是提高卫星应用水平的基础,卫星精密定轨方法主要基于卫星轨道动力学理论．通过跟踪卫星轨迹的测轨技术,将几何和动力学信息进行融合。地震电磁卫星拟采用星载GPS和综合轨道求解方法进行精密定轨．并辅之以人卫激光测距,其定轨的精度可达厘米级。     

GPS载波相位测量中的信号多路径效应影响研究

当利用GPS进行高精度变形监测时,GPS信号的多路径效应成为影响GPS变形监测精度和可靠性的一种不可忽略的误差源.本文针对GPS载波相位测量中的多路径效应影响进行理论和试验分析.论述载波相位测量中GPS多路径信号的特征,分析它对载波相位测量的影响,提出在坐标域用移动平均进行短基线静态GPS测量多路径误差探测的方法.通过实测数据进行分析,取得满意的效果.