大地测量与地球动力学
 
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2019年 39卷 8期
刊出日期:2019-08-15

地震地质 观测技术 地球物理解释 现代大地测量 观测技术
   
地震地质
771 震前突变——水准资料反映的2013年岷县-漳县MS6.6地震孕震特征
张四新,苏小宁,李 鹏,刘 雷

利用兰(州)天(水)武(都)水准监测网1973~2014年水准资料,获取2013年岷县-漳县MS6.6地震前后震中及其所在区域的垂直形变场。结果表明:1)从1999~2006年区域垂直形变场来看,本次地震位于NNW-NWW向隆起带至近EW向相对下沉带的转换位置,也是反映岷山与秦岭之间构造活动的差异带附近。2)从震中以西附近沿NNE向的陇西-岷县水准剖面演化过程来看,垂直形变具有明显的阶段性变化特征,最终表现为震前突变。由分时段结果来看,1973~1993年,在漳县至岷县之间出现最大上升幅度近40 mm的压性隆起区;1993~2008年,隆起区消失且转平,期间剖面整体呈波动状态,幅度在±10 mm之间,西秦岭断裂、临潭-宕昌断裂两侧无明显的垂直差异运动;2008~2011年,相对陇西盆地,漳县至岷县之间跨临潭-宕昌断裂两侧出现近40 km长的下沉梯度带,其中距震中16 km以内的武定80、武定78、武定77等3个水准点同步出现向下突变,接近或大于1973年以来正常变化幅度的2倍;2011~2014年,漳县、岷县间相对陇西盆地恢复以逆冲隆升为主,但震前临潭-宕昌断裂两侧出现的形变梯度带已不存在,而上述3个水准点也恢复至震前波动区间。3)在总结岷县-漳县MS6.6地震前形变前兆的基础上,针对目前关于震前是否出现形变加速或突变特征的争议认为,只要形变资料的时空尺度足够,至少对某些构造区域的中强地震还是可以捕捉到震前的突变现象。

2019 Vol. 39 (8): 771-776 [摘要] ( 10 ) [PDF 6272KB] ( 21 )
777 2008年汶川MS8.0地震与2017年九寨沟MS7.0地震成因关系探讨
董培育,柳 畅,石耀霖

利用2008年汶川地震破裂模型及2017年九寨沟地震接收断层参数和断层面有效摩擦系数等不同模型参数,计算2008年汶川地震造成的库仑应力变化。结果显示,在考虑不同模型参数条件下,2017年九寨沟地震震源处的库仑应力增量(同震及震后)约为3~7 kPa,尚未达到地震触发阈值10 kPa。综合分析认为,2008年汶川地震对2017年九寨沟地震有一定的触发作用,但作用十分有限,九寨沟地震的发生主要受控于区域构造活动及地壳流变结构。分析不同参数对计算结果的影响发现,不同破裂模型的选取对2018年汶川地震计算结果的影响最大,这可能是导致前人研究结论产生差异的原因之一。

2019 Vol. 39 (8): 777-782 [摘要] ( 7 ) [PDF 3981KB] ( 20 )
783 2008年汶川地震破裂向东北传播的应力作用证据
靳志同,万永革,王福昌,杨 帆,李 瑶

基于采用混合大地测量数据反演得到的破裂分布模型,从库仑应力的角度计算北川断层的破裂过程,为北川断层从西南向东北破裂提供应力作用上的证据。将北川断层分为5个断层,分别计算前续断层在后续断层上产生的库仑应力变化。结果显示:1)映秀-虹口段在龙门山-清平段上、龙门山-清平段在高川-北川段上、高川-北川段在北川-屏东段上和北川-屏东段在南坝-青川段上产生的库仑应力变化为正的区域占绝大部分;2)高川-北川段上有约81.7%的区域破裂主要是由龙门山-清平段的破裂触发,而前续断层(映秀-虹口段)对高川-北川段上的破裂影响很小;3)北川-屏东段上有约83.2%的区域破裂主要是由高川-北川段的破裂触发,而前续断层(映秀-虹口段和龙门山-清平段)对北川-屏东段上的破裂影响很小;4)南坝-青川段上有约99.4%的区域破裂主要是由北川-屏东段的破裂触发,而前续断层(映秀-虹口段、龙门山-清平段和高川-北川段)对北川-屏东段上的破裂影响很小。同时,计算北川断层对彭灌断裂的应力触发作用,推测映秀-虹口段的破裂触发了彭灌断裂上大部分区域的破裂,龙门山-清平段的破裂触发了彭灌断裂上一小部分区域的破裂。

2019 Vol. 39 (8): 783-789 [摘要] ( 7 ) [PDF 16417KB] ( 26 )
790 2018-04-06无为ML4.1地震震源机制和深度及发震构造研究
李 锋,缪阿丽,李迎春,李 强,叶碧文

基于华东地区测震台网记录,采用CAP方法反演2018-04-06无为ML4.1地震的震源机制解和震源深度,利用双差定位方法对2016年以来无为地区发生的地震进行重新定位。结果显示, 地震的震源机制解为:节面I,走向120°,倾角57°,滑动角27°;节面Ⅱ,走向15°,倾角68°,滑动角144°;震源深度为12 km。双差定位结果显示,2016年以来无为地区发生的地震位于无为盆地西南边界,沿SE向分布,震中由NW向SE迁移。根据震源机制解和精定位结果推测,无为ML4.1地震的断层面解为节面I,地震可能是在区域背景应力场作用下由无为盆地西南边界底部的SE向断裂运动引起的。

2019 Vol. 39 (8): 790-793 [摘要] ( 8 ) [PDF 6055KB] ( 18 )
794 浅层地震剖面揭示固原市清水河东侧断裂特征
花鑫升,姬计法,酆少英,杜 鹏,宋 威,刘增祺

为查明清水河东侧断裂的产状、性质及其浅部构造特征,跨断裂开展高分辨率的浅层地震探测,获得高信噪比的浅层地震反射叠加剖面。根据浅层地震剖面结果并结合该区域地质资料,对该断裂的浅部构造特征进行分析和讨论。结果表明,清水河东侧断裂为一条走向近SN、倾向E的逆断层,其浅部为由2~3条断层组成的“Y”字形构造,并错断埋深约10~30 m的第四系沉积层,属第四纪以来的隐伏活动断裂。

2019 Vol. 39 (8): 794-797 [摘要] ( 4 ) [PDF 9099KB] ( 9 )
798 滇西至滇西南地区近期中强地震前单台波速比变化特征研究
何应文,杨晓琳,王建芳,杨建文,杞应平

利用云南区域数字台网波形资料,采用单台多震和达法计算2011年以来滇西至滇西南地区MS≥5.5地震前后的波速比,对震中距160 km范围内各台站波速比时间进程曲线变化特征进行动态跟踪分析。结果显示,5次地震前存在占比分别为56%、33%、16%、15%的低值异常、高值异常、低值-高值-低值、高值-正常的中期异常特征,还存在占比分别为41%、31%、28%的低值-高值回返、高值持续、低值持续3种短临异常特征。震区不同方位的波速比异常对比分析表明,2次盈江地震前,异常明显区域位于震源东南部,洱源地震前异常突出区域位于震源东北部,景谷地震前异常显著区域位于澜沧江断裂西北部的临沧地区。

2019 Vol. 39 (8): 798-803 [摘要] ( 7 ) [PDF 12020KB] ( 14 )
地球物理解释
804 顾及垂直形变速率影响的茅山地区重力场变化
吴晓峰,宋 浩,代宪鹏,范文华,孙君嵩

利用CORS获得的垂直形变速率,对CG-5测得的重力变化进行布格梯度改正,绘制茅山断裂带周边真实的区域重力场,并分析其变化。选取茅山断裂带附近18个相对重力点进行同步GPS-RTK测量,将测量数据进行对比分析,并将GPS所测高程变化量作为重力值归算依据;以2014年重力值为基准,将2016~2017年3期重力测量值进行梯度变化修正,绘制重力场异常等值线图,并对茅山断裂带重力场异常变化进行研究。结果表明,将未进行高程修正前的重力场差分图与修正后的进行对比,其形态发生较大变化,高梯度区域和零值线方向均发生改变。该研究成果对依据差分变化趋势判定年度异常区具有重要意义。

2019 Vol. 39 (8): 804-809 [摘要] ( 6 ) [PDF 8883KB] ( 24 )
810 改进的最小曲率迭代法在重力剖面数据插值中的应用
朱文武,彭军还,高艳龙,李方舟,贾 玥

基于将约束点也作为待解算结点的思想,对传统最小曲率迭代法进行改进。改进后的方法在待解算结点周围存在约束点时,避免了根据约束点与待解算结点之间的不同关系需要进行分类推导的复杂过程,同时也避免了因使用泰勒展开式进行分解造成的精度损失,提高了解算精度。

2019 Vol. 39 (8): 810-812 [摘要] ( 5 ) [PDF 2103KB] ( 12 )
813 Bostick反演法误差修正
赵一航

对于水平2层均匀介质模型,为提高Bostick反演法精度,推导希尔伯特变换近似所造成的误差公式,给出误差的数值计算方法,得到修正后的Bostick反演公式。对比2种方法反演结果发现,修正后的Bostick反演法能够更好地反映分界面及第2层介质的电阻率。

2019 Vol. 39 (8): 813-815 [摘要] ( 7 ) [PDF 1372KB] ( 12 )
现代大地测量
816 GPS/Galileo实时精密单点定位精度分析
赵兴旺,葛玉龙

在组合PPP函数模型分析的基础上,采用CNES提供的多系统实时轨道和钟差信息,实现GPS/Galileo组合单双频实时静动态PPP,并选取10个MGEX站10 d的观测数据进行解算分析。结果表明,单双频实时静态PPP中,GPS/Galileo组合的定位精度略优于单纯的GPS;单双频实时动态PPP中,GPS/Galileo组合具有较好的定位效果。相较于单纯的GPS,GPS/Galileo组合单频PPP在ENU方向平均精度为10.6 cm、9.8 cm、22.5 cm,分别提高了5.4%、4.9%、10.4%;双频PPP在ENU方向平均精度为4.3 cm、2.9 cm、7.0 cm,分别提高了6.5%、6.5%、5.4%。同时,GPS/Galileo组合PPP较GPS在收敛时间方面也有一定的改善。

2019 Vol. 39 (8): 816-820 [摘要] ( 6 ) [PDF 6247KB] ( 29 )
821 基于GPS精密单点定位技术的L2C信号分析
潘元欣,栗广才

基于精密单点定位(precise point positioning, PPP)技术处理2016年年积日1~7 IGS网中27个测站的高频数据,并直接在位置域研究使用L2C信号代替传统的L2P信号构成双频无电离层组合的精度改善情况。实验结果表明,P1/L2C组合观测值相较于传统的P1/L2P组合PPP动态定位结果在EN方向有7.4%的精度提升,U方向改善了4.4%。另外,L2C信号跟踪稳定、不易失锁等特点有利于保持卫星观测弧段的连续性,从而有助于PPP模糊度参数的收敛和定位精度的提高。

2019 Vol. 39 (8): 821-824 [摘要] ( 8 ) [PDF 2344KB] ( 14 )
825 基于奇异谱分析的CORS大地高时序形变信息提取
李婉秋,王 伟,章传银,钟玉龙,尹 财,朱 钰

为增强信号提取的信噪比,采用奇异谱分析(SSA)对测站大地高序列进行分解与重构,利用仿真实验确定嵌入维数与截断主分量个数的选取原则,进一步将SSA方法应用到CORS时序形变信息提取中。通过FFT分析发现,大地高时序以分解的季节性变化成分为主,重构后时序标准差明显减小,表明SSA方法可有效提高CORS大地高时序信噪比,起到降噪平滑作用。研究结果对地壳垂直形变特征表达及SSA应用拓展具有一定意义。

2019 Vol. 39 (8): 825-831 [摘要] ( 8 ) [PDF 11982KB] ( 12 )
832 利用高分辨率TerraSAR-X数据监测武汉地区2013~2015年地面沉降
白 林,江利明,汪汉胜

利用27景TerraSAR-X数据进行时序InSAR分析,获取武汉城区2013~2015年地面沉降监测结果,并结合地质、水文及实地踏勘资料进行沉降成因分析。结果表明,武汉城区地面沉降主要分布在汉口后湖、青山区工业路及光谷广场附近区域,最大沉降速率达78.1 mm/a;软土地基上大规模的城市建设引起的地下水位下降和荷载增加是造成沉降的主要原因。另外发现,长江沿岸地表形变与长江水位变化密切相关,初步推测与长江水位对两岸承压水的动态影响有关。

2019 Vol. 39 (8): 832-836 [摘要] ( 5 ) [PDF 10999KB] ( 19 )
837 基于SBAS-InSAR和GM-SVR的居民区形变监测与预测
李金超,高 飞,鲁加国,方 睿

采用合成孔径雷达时序分析方法,利用2016-12~2017-05(12 d为一个周期)连续13景哨兵卫星雷达影像对淮南矿区内的居民区杨聚庄进行形变监测。根据矿区形变特征,提出一种基于灰色支持向量机(GM-SVR)的组合预测模型对矿区形变进行预测,并与传统的单一灰色模型和支持向量机预测模型进行对比。结果表明,时序InSAR技术和GM-SVR模型的结合,可以实现对矿区形变的快速监测和灾害预防,为矿区灾害监测与预警提供了一种可靠手段。

2019 Vol. 39 (8): 837-842 [摘要] ( 6 ) [PDF 5310KB] ( 9 )
843 利用大地水准面模型计算垂线偏差的方法及精度分析
李伟超,张兴福,陈智伟,崔家武

根据大地水准面与垂线偏差的关系,设计合理的计算方案,给出利用大地水准面模型计算垂线偏差的简化公式,并通过模拟计算探讨大地水准面相对精度、取点间距和已知点选取及个数对计算结果的影响。利用GEOID12B模型分别计算GSVS2011、GSVS2014项目中各测站点和美国西部区域(40°~45°N,100°~105°W,分辨率为1′)的垂线偏差,并与GSVS项目垂线偏差实测值和DEFLEC12B模型值进行比较。结果表明,垂线偏差南北分量和东西分量的计算精度均优于±0.5″,说明利用相对精度为cm甚至亚cm级的大地水准面模型可获取较高精度的垂线偏差。

2019 Vol. 39 (8): 843-848 [摘要] ( 14 ) [PDF 3670KB] ( 8 )
849 基于点云去噪的球形标靶中心拟合研究
余 腾,李明峰,胡伍生,孙小荣

以球形标靶作为同名特征点进行点云数据配准时,若标靶附近有干扰物或扫描的标靶点云含有大量噪声,会对点云配准质量造成很大影响。针对目前点云配准对标靶自身噪声有所忽略的问题,分析球形标靶的特点,探讨小波阈值去噪方法的适用性,并对去噪小波基函数的选取进行实验,提出球形标靶点云离散噪声小波阈值去噪方法。实验表明,标靶自身点云的去噪不可忽视。分析结果表明,该方法能够更有效地滤除球面外围粗差噪声,单个球形标靶的中心位置拟合精度提高约0.8 mm,相较标靶球未经去噪的拼接结果,扫描物特征检查点的坐标拼接误差减小约5 mm,点云总体配准精度提升约20%,是一种有效的点云数据配准预处理方法。

2019 Vol. 39 (8): 849-855 [摘要] ( 2 ) [PDF 7772KB] ( 21 )
856 病态总体最小二乘靶向奇异值修正法
吴光明,鲁铁定

一般病态问题是法矩阵出现几个特征奇异值,计算过程中可用靶向矩阵修正奇异值。总体最小二乘迭代过程中,系数矩阵不断微变,靶向矩阵也应随之改变。针对靶向矩阵变化问题,推导2种病态总体最小二乘靶向奇异值修正法,先求出新系数矩阵,再求靶向矩阵,最后迭代计算出参数估值。实验验证了该方法的优势。

2019 Vol. 39 (8): 856-862 [摘要] ( 4 ) [PDF 1863KB] ( 13 )
863 基于共轭梯度搜索的病态问题处理方法
刘 杰,张娟娟

在最小二乘平差准则基础上,把病态平差问题转化为无约束的二次规划问题,并利用优化理论分析病态对平差解的影响。通过共轭梯度搜索算法在可行域中寻找最优步长因子,自动寻找最速下降方向,并给出迭代初值的设置方法。分析近似计算中病态问题与局部最优解的关系,讨论局部最优解的快速迭代方法,并通过实例验证算法的有效性,计算迭代的速度。由于整个过程没有对法方程系数矩阵进行求逆计算,该算法可用于处理大规模系数矩阵高病态的平差问题。

2019 Vol. 39 (8): 863-868 [摘要] ( 9 ) [PDF 933KB] ( 16 )
观测技术
869 全台网垂直摆倾斜仪背景噪声水平分析
赵 莹

利用全台网垂直摆倾斜仪的观测数据,研究不同采样率对功率谱密度结果的影响,并对不同台站、不同类型仪器连续观测数据在地震频段(200~600 s)的背景噪声水平进行着重分析。结果表明:1)不论是单个测站还是全国台网的统计结果,均显示2类垂直摆在地震频段噪声水平相当;2)在区域分布上未见明显规律性变化,但由于受海浪及活跃构造运动的影响,沿海地区部分台站噪声水平较高;3)高噪声水平仪器观测曲线普遍表现为不光滑、毛刺多,除部分台站受海浪影响,大多是观测环境或仪器本身的原因。

2019 Vol. 39 (8): 869-874 [摘要] ( 5 ) [PDF 8348KB] ( 20 )
875 2014-11-22康定MS6.3地震加速度记录的时频分析与震害特征
梁 宏,李大虎,陈学芬,刘雪梅,陈 兵,赵 晶,赵天霞

采用一种基于聚类经验模态分解(EEMD)的HHT方法提取康定MS6.3地震强震记录的时频特性,通过对各台站获取的强震动加速度记录进行EEMD和Hilbert变换及谱分析,并与Fourier变换进行对比研究。结果表明,对于非线性的强震记录,采用EEMD能有效抑制EMD中存在的模态混叠问题。康定震区震害调查结果发现,“崩科”藏式建筑房屋表现出的震害特征较严重。通过Hilbert边际谱分析可以看出,震区台站主频集中在10 Hz左右,瞬时能量谱高频段信息较为丰富,而藏式建筑较差的抗震性也是造成震区“崩科”藏式结构房屋表现出震害偏重的重要原因。

2019 Vol. 39 (8): 875-880 [摘要] ( 5 ) [PDF 8171KB] ( 12 )
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