2021年, 第41卷, 第8期
刊出日期：2021-08-13
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 771-776.
以中国区域89个探空站2017年资料为参考值，对ERA5和MERRA-2再分析资料积分计算的Tm的精度进行评估，并分析2种资料计算的Tm的bias和RMSE的时空变化特性。结果表明：1）以探空站资料为参考值，ERA5和MERRA-2再分析资料计算的Tm的年均bias分别为0.41 K和0.10 K，年均RMSE分别为1.26 K和1.34 K。2）2种资料计算的Tm的bias和RMSE具有相似的时空变化特性，时间上总体表现为夏季精度高、冬季精度稍低，但ERA5再分析资料计算的Tm的bias在全年均表现为正值，而MERRA-2再分析资料计算的Tm的bias在夏季表现为负值，其余时间表现为正值；在空间上，2种资料计算的Tm的bias和RMSE在高程上无明显变化特性，但在纬度上RMSE均表现出随纬度增加而逐渐变大的趋势，总体保持在2.5 K以内。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 777-782.
利用CYGNSS（cyclone global navigation satellite system）采集的GNSS卫星反射信号，提出一种基于星载GNSS-R的水体分布探测方法。首先对CYGNSS低轨卫星星座采集的GNSS反射信号进行处理，获取地表反射率数据；再按0.01°×0.01°的空间分辨率将研究区划分为格网，剔除异常值和无效值后，利用区域均值算法重新计算各格网的反射率，并利用格网样本方差和标准差作为衡量指标，采用随机游走图像分割算法进行水体分布探测；最后利用本文提出的方法分析刚果盆地的水体分布情况，并利用MODIS数据对结果进行评估。结果表明，星载GNSS-R具有较强的水体分布探测能力，进一步拓展了GNSS-R的应用场景。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 783-788.
针对电离层TEC非线性、非平稳的特点，建立一种基于Prophet与Elman神经网络相结合的残差改正电离层短期预报模型。利用该模型对IGS提供的不同太阳活动程度期间的电离层TEC时间序列进行建模预报。结果显示，改正模型能够反映电离层TEC的变化特征，在太阳活动低年和太阳活动高年预报的平均相对精度分别为92.9%和92.2%，均方根误差分别为0.94 TECu和1.77 TECu，精度较Prophet-Elman模型及单一Elman模型有显著提高。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 789-794.
基于自行解算的GPS/BDS精密轨道和钟差产品，选取全球均匀分布的9个MGEX观测站1周的观测数据，使用GAMP软件进行BDS静态精密单点定位（PPP）解算，以评估BDS全星座的全球定位服务能力及天顶对流层延迟（ZTD）的估计性能。实验结果表明，BDS静态PPP解算收敛后水平方向精度优于1 cm，高程方向精度在1 cm左右，定位精度已与GPS相当；其天顶对流层估计精度优于1 cm，与GPS PPP解算的ZTD误差的RMS值相差在1 mm以内。总体来说，BDS全星座已具备与GPS相当的全球定位服务能力和ZTD反演性能。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 795-799.
对BDS高精度相对定位中GEO卫星的影响进行研究和分析。首先实现非差观测模型的BDS定位解算，在非差观测模型的基础上实现BDS高精度相对定位解算模型，然后分别利用全星座卫星和IGSO+MEO组合进行高精度相对定位处理，分析GEO卫星对BDS相对定位收敛时间和定位精度以及PDOP值的影响。结果表明，GEO卫星能稳定增加观测卫星数量，改善PDOP值，提高定位收敛速度和精度，BDS全星座高精度相对定位静态单天解与动态解均达到或优于cm级。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 806-809.
针对超宽带（ultra wideband，UWB）传感器在到达时间差（time-difference-of-arrival, TDOA）定位模式下的定位算法存在精度低且发散的问题，提出一种简单迭代最小二乘算法。该算法具有公式简单、定位坐标收敛和定位精度高等优点，其主要思想是先将TDOA定位方程通过勾股定理转化为非标准的最小二乘形式，再结合未知变量之间的等式约束关系，将含有2个未知变量的表达式转化为仅含1个未知变量的表达式，最后采用迭代思想计算出UWB标签的收敛坐标。蒙特卡洛仿真实验结果显示，本文算法在大噪声环境下的定位精度明显优于迭代约束加权最小二乘算法。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 810-815.
以宁河跨断层场地为例，运用砂箱实验方法进行构造物理模拟实验，结合现有的浅层地震剖面结果和跨断层监测数据，分析跨断层场地监测对隐伏断层断裂活动监测是否有效。初步研究结果表明，当观测精度高于误差时，跨断层场地监测能有效监测隐伏断层活动。模拟的断裂剖面与浅层地震剖面结果中断层分布和发育情况基本一致，隐伏断层活动可引起地表形变。由于各次级断裂的倾向不同，跨断层监测数据可能产生逆断层假象。同时提出宁河跨断层场地水准点位分布情况模式图。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 816-820.
首先基于粘弹性有限元模型，结合邯郸地区活动断裂探测、历史强震数据及区内岩石圈介质分布，建立三维粘弹性有限元断层模型；然后代入运动学特征边界条件，模拟目标区活动断裂上发生地震引起的应力应变场变化；最后计算1830年磁县地震引起的周围断裂面和滑动方向上产生的库仑破裂应力变化，分析未来目标区强震危险性。根据实际地质情况和现今运动学条件模拟出的模型结果显示，磁县断裂上1830年磁县地震震中附近库仑应力减小，表明磁县断裂活动减小了1830年磁县地震震中附近的地震危险性；但在磁县断裂中、西段两端与2条北东向断裂（紫山西断裂和太行山山前断裂）交接处附近库仑应力有所加强，未来该地区的地震危险性值得关注。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 821-826.
以2020-07-12唐山古冶5.1级地震为例，探讨流体固体潮参数的时空分布特征与孕震的关系。收集2017-01~2020-07唐山古冶周边16口井水位整点值资料，通过Baytap-G程序计算分析M2波与O1波潮汐参数，研究M2波潮汐因子随时间变化的趋势及空间分布情况。结果表明:1）唐山古冶地震前，震中附近井水位潮汐因子具有上升趋势，表现为应力积累；2）结合本次地震震源机制解可知，震中周边16口井潮汐因子的震时变化形态主要受主应力方向影响，东西向压缩，潮汐因子减小；南北向拉张，潮汐因子增大。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 827-832.
基于有限元方法，采用2015年尼泊尔MW7.8地震震后5 a的GPS观测资料约束青藏高原南缘的岩石圈流变结构，利用通过主前缘逆冲断裂带(MFT)间的距离来约束边界位置的垂直边界结构和印度弹性俯冲板片结构探测印度板块和青藏高原板块的边界结构。结果表明，2种结构均能产生与观测数据一致的南-西南水平运动模式，并能较好地解释远场地面位移，但垂直边界结构模型得到的垂直形变偏大，而俯冲板片结构模型能很好地解释中尼边境及以北地区的隆升现象。青藏高原下地壳稳态和瞬态粘滞系数的最优结果分别为1×1018 Pa·s和1×1017 Pa·s。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 833-840.
收集及处理尼泊尔境内的GPS连续观测站和中国藏南地区的GPS基准站数据，获得2015年尼泊尔MW7.8地震震后3 a的GPS水平形变场。结果显示，尼泊尔地震的震后形变主要分布于尼泊尔北部及中尼边境区域，且东西方向形变较小，南北方向形变较大，整体继续向南运动，最大震后位移约为10.93 cm。采用孔隙弹性回弹模型计算的理论地表位移远小于GPS观测值，无法解释GPS观测到的震后形变。采用震后余滑模型反演的结果表明，震后余滑主要集中在断层的下倾延伸部分，且空间分布较广，余滑释放的地震矩为1.09×1020 Nm。采用PSGRN/PSCMP程序计算粘弹性引起的理论地表形变结果显示，粘弹性松弛模型不能解释近场GPS观测值，但在远场区域的运动方向与GPS观测值一致。采用粘弹性松弛和震后余滑组合机制模型进行反演，余滑释放的地震矩降为1.08×1020 Nm，且空间分布更加集中。研究结果表明，组合机制模型在保证了模型拟合精度的基础上，反演结果与应力驱动模型反演结果更接近。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 841-845.
在分离大坝变形数据信息的基础上，利用重标极差法实现大坝变形趋势判断，然后利用优化极限学习机及混沌理论实现大坝变形预测。重标极差分析表明，大坝变形始终具有正向持续性，但其程度具有减弱趋势。在变形预测过程中，模型参数的递进优化不仅能提高预测精度，还能有效提高其稳定性，预测模型的相对误差均值均小于2%，验证了本文预测思路的有效性。大坝变形趋势判断及预测结果一致性较好，均认为大坝变形仍会进一步增加，但增加幅度相对较小，趋向于稳定发展。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 846-852.
采用gCAP方法反演2010~2019年山西地区87次天然地震、18次塌陷及9次爆破的全矩张量解。结果显示，gCAP方法在反演山西地区震源机制方面效果较好。2016-03-12山西盐湖ML4.8地震的断层错动方式为走滑兼正断，全矩张量解中包含非双力偶成分，属于体积缩小的内向闭合型破裂。对于山西地区的地震事件，可将全矩张量解中双力偶分量占比是否大于80%作为判别天然地震及非天然地震的依据。对于非天然地震事件，当参数ζ>0时为外向爆炸源，反之为内向闭合源。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 858-864.
选取加州理工学院（Caltech）、美国地质调查局（USGS）及南加州地震数据中心（SCEDC）的震相观测报告和数字波形数据，结合波形互相关技术，利用双差定位方法单独和联合反演Ridgecrest MW6.4前震、MW7.1主震及震后1个月内MW≥2.5余震的震源参数。精定位结果显示，2 098次地震事件形成4个事件簇，得到高达97%重定位率的震源参数；地震序列走时残差为65 ms，互相关走时残差为57 ms。精定位后震中位置线性特征更为显著，震群空间分布呈L型和T型特征，余震展布长约90 km，宽约25 km。定量分析地震活动与断层构造的关系，结果表明，Ridgecrest地震序列始于深部并向浅部区域传播，震源深度主要分布在4~8 km范围，呈分段条带特征，揭示Ridgecrest地震序列对该处规模不一的多断层构造组成的复杂断层系造成破坏，小湖断裂带为地震序列的发震断层。
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大地测量与地球动力学. 2021, 41(8): 865-870.
提出采用滑动奇异谱分析（singular spectrum analysis，SSA）方法进行长时间重力固体潮改正提取。采用61 d静态相对重力测量数据，利用滑动SSA方法将数据按连续时间段10 d、15 d、20 d、25 d、30 d、40 d和50 d分别分为52组、47组、42组、37组、32组、22组和12组进行重力固体潮改正提取实验。参考理论值分别选用CG-5重力仪自带软件计算结果（CG5_Data）和实测重力数据采用Eterna调和分析获得潮波参数后用TSoft软件计算结果（ET_Data）。结果表明，参考理论值选用ET_Data时，残差的RMS和STD比选用CG-5重力仪计算结果小；采用不同方法提取的重力固体潮改正残差的标准差均小于11 μGal；与SSA方法相比，当选择合适的连续时间段时，滑动SSA方法提取固体潮能降低结果残差的离散程度；选择连续时间段30 d、40 d时，滑动SSA提取结果比SSA提取结果残差的RMS分别小0.219 μGal和0.602 μGal（CG5_Data）以及0.430 μGal和0.665 μGal（ET_Data）。
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