2024年, 第44卷, 第12期
刊出日期：2024-12-15
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1211-1219. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.02.084
融合群智能全局优化人工蜂群(artificial bee colony, ABC) 算法与随机森林(random forest, RF)模型，提出一种改进自适应步长人工蜂群(improved adaptive step size artificial bee colony, IASSABC)算法优化RF模型的滑坡风险性评价方法。针对ABC算法存在的后期收敛速度慢与早熟的问题，融合全局最优解和领域半径参数的思想，发展了IASSABC算法并用于优化调整RF模型参数，以提升RF模型的泛化性能与抗过拟合能力，降低RF模型陷入局部最优解的风险。实际案例表明，本文方法兼具引入最优解的自适应步长人工蜂群(adaptive step size artificial bee colony, ASSABC)算法具有的强针对性与方向性优点，以及引入领域半径参数的改进人工蜂群(improved artificial bee colony, IABC)算法具有的全局参数最优解强搜索能力。相较于传统的ABC、ASSAB、IABC模型，IASSABC优化RF模型在滑坡风险性评价中具有更强的参数最优解搜索能力和更高的评价准确性。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1220-1224, 1255. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.02.060
以2018年印度尼西亚Palu地震触发的低坡度滑坡为例，利用Planet、Landsat-8和Sentinel-2等3种光学影像对Gumbasa水渠沿线高含水量区域的地表形变进行监测和精度评估。结果表明：1)3种独立的光学卫星获得的形变场结果具有较好一致性，且Planet获得的形变场结果精度最高；2)沿Gumbasa水渠分布有4个主要形变区，最大形变超过20 m；3)光学影像地表形变监测精度与影像空间分辨率之间并非呈现简单的线性关系。最后，通过滑坡位置、地物属性和水渠的空间位置分析地震触发滑坡的机理。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1225-1233. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.01.037
利用2022-07~11的Sentinel-1A多时相SAR数据，使用SAR影像像素偏移量追踪方法提取2022-09-05泸定MS6.8地震震前、同震和震后的贡嘎山区域冰流速信息，并分析该地震对冰川运动状态的影响。结果表明：1)同震期间(2022-08-26~09-07)，贡嘎山区域的冰川流速明显增加，平均值相较于震前(2022-07~08)增加约27%~75%；2)震后时段内(2022-09~11)，相较于前2 a同期，海螺沟冰川、燕子沟冰川、磨子沟冰川、南门关沟冰川、大贡巴冰川和小贡巴冰川分别有57%、56%、50%、63%、63%和56%的区域流速有提升，这6条典型冰川2022年流速整体上分别提升11%、10%、9%、18%、20%和23%；3)冰川中心线的流速结果表明，同震期间冰流速的空间分布趋势明显受到地震扰动，震后各冰川中心线的空间分布趋势与前2 a同期保持较好的一致性，而冰流速水平略有提升；4)时间演化上，在同震期间和震后短期内(2022-09~10)，贡嘎山区域冰流速有较明显的提升，2022-10之后各冰川流速逐渐恢复至前2 a同期水平。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1234-1239, 1279. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.02.082
利用自主开发的静止气象卫星实时热点监测系统所积累的西太平洋2020~2023年卫星热点监测数据，结合全球火山活动计划(GVP)发布的全新世火山列表数据，在分析火山活动热辐射特征的基础上，提出一种基于静止气象卫星热点观测数据的火山活动监测算法，通过聚类识别技术从卫星热点数据中提取火山热点并计算火山热辐射指数。对比分析火山监测结果与GVP火山活动报告可知，该算法的火山活动识别率约为90%。漏报火山主要位于印度尼西亚地区，受火山活动类型和热带对流云系的影响。根据火山热点地理分布及其时间变化可以估算熔岩流蔓延方向、距离和速度。卫星火山热点监测数据在实时运行模式下可以作为输入因子之一驱动火山活动预报模型实时发布火山预警信息，其历史数据还可以作为高时间分辨率数据源支持火山活动研究。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1240-1249. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.01.029
基于华北北部区域跨断层水准和基线观测资料，利用前兆异常定量识别和地震预测效能检验技术，结合区域历史震例(M≥5.0)，开展跨断层垂直及水平变形前兆特征研究。根据垂直、水平形变速率合成结果，利用R值评分标准，采用速率差分方法对统计检验和分步检验结果进行地震预测效能回溯性分析。结果表明，华北北部，特别是首都圈及山西北部地区，断层运动在多次地震前出现不同程度速率变化特征。从预报效能来看，12个月窗长速率差分策略显示的预报效能较好，对潜在地震危险性判定具有更强的指示意义。在大同6.1级和张北6.2级地震前，至少出现17项通过预测效能检验的跨断层异常，异常集中分布在距离震中100~300 km范围，且多为持续超过1 a的趋势异常。大同6.1级地震前，首都圈及山西北部跨断层水准异常以逆断变化为主，区域断层变形表现出协同增强特征。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1250-1255. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.02.058
以非线性动力系统为理论依据类比地震孕育过程，以非线性动力系统的吸引子理论类比研究地震前兆吸引子，将高台台钻孔倾斜定点形变观测作为孕震系统的状态变量，借助G-P算法从宏观观测数据入手推演前兆动力学特征。在验证了以钻孔倾斜作为状态变量时非线性动力系统前兆吸引子存在的基础上，通过研究以NS、EW分量作为状态变量时吸引子维数的变化特征，归纳总结出门源MS6.9地震前出现异常的NS分量对应的前兆吸引子存在降维特性，即在震前随着时间推移和三维重构相空间数据分布变得集中而有序，相应的地震前兆吸引子的分形维数也更低；而在震前未出现异常的EW分量对应的前兆吸引子的分形维数则保持不变，且其三维重构相空间中点的分布也无明显差异。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1256-1263. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.01.040
对2015~2022年跨鲜水河断裂带的Sentinel-1A/B数据进行分析，获取该断裂带的震间视线向形变速率场。以升降轨InSAR形变速率分解得到的断层平行方向的水平形变速率为数据约束，基于螺旋位错模型和遗传优化算法，反演鲜水河断裂带的震间运动学参数，得到该断裂带的构造加载速率(3.5~13.0 mm/a)、闭锁深度(14.7~26.2 km)、浅层蠕滑速率(3.2~12.5 mm/a)及其顶部深度(0.3~2 km)和底部深度(3.4~13.7 km)的空间变化。联合鲜水河断裂带的历史地震活动性和反演的震间运动学参数，计算炉霍段、道孚段、乾宁段、康定段和磨西段在震间阶段的地震矩亏损率、累积的地震矩以及矩震级，定量评估不同分段的发震风险性。结果发现，鲜水河断裂各分段均有发生MW6.5以上地震的潜力，炉霍段和乾宁段有发生MW6.9左右地震的风险，未来应持续关注其危险性。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1264-1270. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.01.028
采用有限元方法模拟2021年青海玛多MW7.4地震断层产生自发破裂的传播过程，以断层的观测滑移量为约束条件，通过网格搜索方法寻找最优模型。结果表明：1)震源东侧的断层弯折结构是产生突然超剪切破裂的关键因素，这一特殊几何结构使破裂在成核后3~4 s内就产生了超剪切破裂，这与传统超剪切破裂需要很长破裂传播距离的现象不一致；2)玛多地震震源东侧断层产生超剪切破裂，而西侧断层破裂表现为亚剪切，这与通过地震学及大地测量学反演震源破裂过程得到的结果一致；3)断层阶区、平直断层等其他断层的几何结构并不能使玛多地震产生突然的超剪切破裂现象。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1271-1274. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.02.065
收集甘肃积石山MS6.2地震震中距2°~15°范围内测震数据和211组近场强震记录，分别测定面波震级和不同周期的水平向地震动反应谱值。结果表明，91个台站测得的宽频带平均面波震级MS(BB)为6.2，震级空间分布具有南东小、北西大的特征；水平向地震动反应谱值主要呈椭圆状展布，最大反应谱值主要位于震中北西方向两侧。地震震级分布和加速度反应谱的空间分布特征具有明显的断层地震多普勒效应，结合地震构造背景、震源机制解、余震序列精定位和破裂过程反演等推断，发震构造可能位于拉脊山断裂北缘。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1275-1279. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.02.069
基于内蒙古测震台网记录的数字地震观测报告，使用3 398个M≥1.0地震的Pg波和Sg波数据，采用双差层析成像方法对鄂尔多斯块体西北缘(37°~43°N, 104°~110°E)地下结构进行研究，并对地震进行重定位，同时对该区上地壳速度结构进行详细分析。结果表明，从Pg波速度结构来看，5~10 km深度从东北到西南对角线存在不规则的连续高速体，15~20 km深度高速体不再连续，而呈散状分布；从Sg波速度结构来看，5 km和15 km处基本与Pg波速度结构一致，10 km和20 km处低速区分布较多且地震多发生在高低速体交界处和断裂周围，表明该区地壳的脆弱性。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1280-1286,1311. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.02.075
收集三峡地区2019~2022年30个台站记录的连续波形数据，使用PALM程序完成研究区的微震检测和地震定位，然后采用双差层析成像方法反演得到秭归地区水平分辨率为0.05°、垂直分辨率为3 km的三维速度结构图像。主要结论如下：1)三峡重点监视区地震事件分布范围与前期相比基本保持不变，但随着水库蓄水时间的增加，库区地震事件震源深度相较10 a前有所加深，巴东地区平均深度增加2.3 km，秭归地区平均增加2.6 km；2)秭归地区速度结构图像显示，近地表地壳速度横向变化差异比较大，速度分布主要受地质构造影响，仙女山断裂带、长江及其支流附近区域因库水渗透程度不同，P、S波及波速比呈现不同的变化特征，库水渗透深度可能已超过8 km; 3)仙女山断裂带附近地震事件呈近陡直排列，其震源深度从近地表至12 km均有分布，与倾向SW、倾角70°~80°的仙女山断裂带关系密切，该断裂北端至长江的相对高速区说明该区域节理裂隙发育不充分，岩石较完整，断裂可能未穿过该区域。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1287-1292, 1320. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.02.068
测量噪声异常会导致GNSS/SINS组合导航系统滤波精度下降，甚至滤波发散。为解决该问题，首先提出适用于组合导航系统的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波方法SHAKF；然后根据滤波新息协方差的理论估计值及实际估计值构建控制因子，提出测量噪声均方差突变起始时刻及结束时刻的检测方法，构建基于指数函数变化规律的遗忘因子，进而提出基于指数加权平均的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波方法EWASHAKF；最后将EWASHAKF应用于GNSS/SINS组合导航系统，并进行仿真实验。结果表明，相对于SHAKF，EWASHAKF能够准确地跟踪测量噪声均方差的各种变化，进而提高组合导航系统的滤波精度。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1293-1298. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.02.057
提出一种改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, ICEEMDAN)、核主成分分析(kernel principal component analysis, KPCA)和长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)的组合预测模型，以提高GNSS高程时间序列的预测精度。考虑大气压力、地表温度和水文负载对站点位移的影响，首先使用ICEEMDAN对多源环境序列进行分解，降低其非平稳性；然后使用KPCA提取关键影响因子，减少数据冗余与相关性，降低输入维度；最后利用LSTM模型对多维时间序列集GNSS高程时间序列进行建模，实现对GNSS高程的预测。对4个GNSS站点6 000组历元数据进行测试的结果显示，ICEEMDAN-KPCA-LSTM模型在预测GNSS高程时间序列时，RMSE和MAE分别比其他模型降低32.8%~35.3%和34.2%~42.1%，皮尔森相关系数提高11.6%~14.3%，表明该组合预测模型具有更好的预测性能。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1299-1306. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.01.043
以对偶四元数为理论基础，引入非线性滤波UKF算法，构建矿井多智体视觉自主相对导航算法DQUKF，并建立适应矿井智能体外形特征及其工作环境的算法状态方程及观测方程，可对矿井智能体的相对位置、姿态进行动态估计及仿真。为验证和评价该算法的有效性，设计地面实物模拟实验场，结果表明，该算法能够提供较为精确的相对位姿信息，结论与仿真结果一致。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1307-1311. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.01.026
推导由横向变化的上下边界所包围的任意地形所引起的重力场大小的理论公式，并采用科学计算语言MATLAB设计用户界面软件。测试结果表明，软件计算效率和精度均较高，同时具备多层地形整体计算的功能。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(12): 1312-1316. https://doi.org/10.14075/j.jgg.2024.01.002
利用合理的参数近似，导出分层、球形、弹性各向同性和含自重的地球变形的常系数微分方程组，从而给出矩阵形式的解析解。同时，采用一种高效稳定的传播矩阵方法，计算地球简正模的本征周期和本征函数。为了验证方法的正确性，首先将本征周期与均匀球模型的解析解进行比较，结果表明，球型和环型简正模若要实现10-2 s的本征周期精度，模型的分层厚度分别为50 m和0.1 m；本征函数与解析解一致，且收敛性较好；当地球模型的层厚足够小时，近似解析解可认为是真实解。最后，采用近似解析解方法计算PREM模型的本征周期，并对Mineos的计算结果进行精度检验，发现环型简正模和球型简正模的本征周期精度分别为10-3 s和10-2 s，可以满足当前观测的需求。
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鄂公网安备 42010602003219号