大地测量与地球动力学
 
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2017年 37卷 7期
刊出日期:2017-07-11

地震地质 观测技术 地壳运动 特稿 现代大地测量 观测技术
   
特稿
661 基于粘弹性球体地球模型的震后位移与重力变化计算软件
付广裕,刘 泰

在考虑地球曲率、成层结构、可压缩性与自重的前提下,Tanaka等[1-2]提出一套较为完备的粘弹性球体位错理论,可计算全球任意位置由地震产生的同震与震后形变(含位移、重力变化、大地水准面变化)。Gao等[3]给出了与上述理论相匹配、界面友好的计算软件,能计算30个震后时间点对应的震后形变。本研究针对Gao等的软件进行改进,可计算震后任意时间点对应的震后形变。新软件由3个部分组成:1)与32个震后时间点相对应的32套离散格林函数数值框架;2)格林函数插值计算程序,可针对上述32套格林函数数值框架进行插值运算,输出任意震后时间点对应的格林函数数值结果;3)积分计算程序,调用上述格林函数数值结果,计算任意类型地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。一般情况下,使用者只需按要求准备辅助文件,提供发震断层模型和观测站位置信息,以及震中周围地区地幔粘滞性因子,先后运行格林函数插值计算程序和积分计算程序,即可计算出目标地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。本文基于粘弹球体位错理论与弹性球体位错理论,分别计算2011年日本MW9.0地震引起的远场同震位移,2套结果的高度一致性证明了新程序的正确性。最后,介绍需要注意的若干事项,便于使用者掌握该软件。

2017 Vol. 37 (7): 661-667 [摘要] ( 44 ) [PDF 6627KB] ( 123 )
地震地质
668 鄂尔多斯地块北缘动力背景和现今地震活动特征
高立新,戴 勇,陈立峰,李拴虎,杨红樱,梁沙沙

鄂尔多斯地块的动力背景是青藏高原东北缘NE向推挤作用的结果。1970年以来,鄂尔多斯地块北缘现今地震活动表明,中强地震活动具有幕式活动特征,从1970~2015年共经历了4幕活动;块体西北缘与东北缘的中强地震具有迁移对跳活动特征,1970年以来共经历了4组对跳;震例统计结果揭示,地块北缘6.0级左右地震前,块体中等地震经历长时间平静具有普适特征;2005-03以来,块体所在的阴山地震带再次进入中等地震超长平静时段。其幕式活动特征、迁移特征、时间平静特征可作为区域范围强震的预测指标。

2017 Vol. 37 (7): 668-674 [摘要] ( 17 ) [PDF 9102KB] ( 124 )
675 鄂尔多斯块体周缘中小地震震源机制及应力场特征
郭祥云,蒋长胜,王晓山,田 鑫

利用基于P波初动和振幅比反演震源机制解的HASH方法,得到鄂尔多斯块体周缘2008-01~2014-06共1 700个ML2.5以上地震的震源机制解,从中选取结果较为可靠的1 581个地震的震源机制解,将研究区域划分为1°×1°的网格,采用阻尼区域应力反演方法(MSATSI软件)获得了研究区域内中小地震震源机制解特征和应力场图像。鄂尔多斯块体周缘震源机制解类型以正断和走滑为主,应力场反演结果表明,鄂尔多斯周缘应力状态以拉张为主,局部区域存在剪切、挤压。块体北缘和西缘的最大水平主应力优势方位为 NE向,一致性较好;块体东缘和南缘的最大水平压应力方向与区域内主要活动构造方向基本平行,东缘最大水平主应力方向从南段的近EW向、NEE向逐渐过渡到NE向,南缘是NWW-SEE 和近 EW向。通过分析研究区域应力状态和最大水平主应力方向认为,银川-吉兰泰南端近NS向活动断裂的剪切应力状态的出现,是由于近NS向活动断裂在NE向挤压应力作用下发生了右旋剪切运动;块体西南缘NEE向的挤压和剪切的应力状态与青藏块体对鄂尔多斯块体的直接作用,以及六盘山断裂带第四纪以来强烈的挤压性质及左旋走滑运动有关;大同盆地出现局部剪切应力状态可能与盆地下方的火山有关。

2017 Vol. 37 (7): 675-685 [摘要] ( 25 ) [PDF 15547KB] ( 115 )
地壳运动
686 川滇地区垂直形变和主要断层活动性研究
苏广利,田 晓,孙启凯,邓董建,畅 柳,王世进

利用1990~2016年水准观测资料,以GNSS点的垂向速率作为先验值约束平差,利用距水准路线上距离小于10 km的GNSS连续站的垂向速率检验,获取川滇地区的垂直运动速率场,可靠性优于0.87 mm/a,且误差分布相对均匀。研究表明,川西地区处于快速差异性隆升阶段,位于鲜水河南东段的贡嘎山地区隆升速率最快,约5~6 mm/a;四川盆地垂向运动不明显,约0~1 mm/a;滇西南地区以0~2 mm/a的速率下沉。同时,通过水准速率剖面分析了川滇地区主要断层的张压特性。

2017 Vol. 37 (7): 686-691 [摘要] ( 19 ) [PDF 7571KB] ( 92 )
692 鲜水河断裂运动引起地表形变的向-位错模型模拟
杨九元,祝意青,徐云马,杨 珍,赵延岭,尹 鹏

基于三维向错理论模拟倾角为60°的矩形断层在转动角不同量级和形式下引起的地表形变,分析断层转动对地表形变大小及空间分布的影响。利用向-位错模型,采用数值方法模拟鲜水河断裂带断层滑动与转动引起的地表形变,并与扣除趋势项的2009~2015年的GPS实测结果进行对比。研究表明:1)转动角大小与断层向错引起的地表位移场大小呈正比关系,位移场方向不变,转动方向不同时,地表位移场方向随之改变,大小不变,且断层附近地表位移场影响较大;2)基于向-位错组合模型对鲜水河断裂带模拟结果与GPS结果在大小和方向上均具有较好的一致性;3)鲜水河断裂带表现出一定的旋转特性,存在明显的分段差异性,具有一定的转换构造样式。

2017 Vol. 37 (7): 692-396 [摘要] ( 12 ) [PDF 6251KB] ( 94 )
697 大华北地区应变参数时空变化统计分析
侯晓真,马 栋,屈 曼,牛淑瑜,陈建国

选取辽宁省、河北省、山西省、山东省、江苏省、湖北省部分观测质量好的应变数据,计算和统计2012~2016-05-15期间区域应变参数——最大主应变、最小主应变、主方向、最大剪应变变化情况,并结合区域3级以上地震统计情况分析相应区域的短期地震活动性。

2017 Vol. 37 (7): 697-703 [摘要] ( 13 ) [PDF 8592KB] ( 79 )
704 基于CMONOC建立和评估中国大陆地壳运动速度场模型
于 亮,朱 璇,陈永祥,张英利,谢 方

针对现有速度场模型采用数据少、现势性不强的问题,详细论述了速度场模型建立的数据获取与处理方法,利用中国大陆地壳运动监测网络中260个连续运行基准站2011~2015年的连续观测数据,采用GAMIT/GLOBK与GMT软件,获得高精度的定位及速度成果,并基于上述速度成果采用克里金插值法构建了中国大陆地壳运动速度场1°×1°格网模型。最后利用IERS公布的中国区域7个IGS站实测速度以及全国范围内均匀分布的陆态网络区域站实测速度,对模型内插结果进行检核,验证了模型的现势性、精确性和可靠性。

2017 Vol. 37 (7): 704-708 [摘要] ( 11 ) [PDF 5742KB] ( 72 )
709 非等距GM(1,1)模型在沉降预测中的应用探讨
陈鹏宇

针对非等距沉降数据序列的建模问题,探讨了3种非等距GM(1,1)模型在沉降预测中的应用。结果显示,加权非等距GM(1,1)模型不适用于具有近似指数趋势的沉降数据,灰线性加权非等距GM(1,1)模型并非真正的非等距模型,模型预测式与时间无关,不能用于沉降预测,而对于笔者所建立的非等距GM(1,1)模型,其拟合函数等同于灰色线性回归组合模型,可用于近似指数趋势的沉降数据。通过实例分析对比了3种非等距GM(1,1)模型的应用效果,验证了上述观点的正确性。

2017 Vol. 37 (7): 709-714 [摘要] ( 11 ) [PDF 1650KB] ( 78 )
715 PSO-GM(1,1,N,p,ξ)模型在变形预测中的应用
周一帆,鲁铁定,吴定邦

通过对传统GM(1,1)缺陷分析和改进的基于权的PGM(1,1)建模机理描述,顾及PGM(1,1)中背景值构造时取相同的参数不能充分降低模型的预测误差,对不同的时刻引入不同的参数来改进GM(1,1)背景值序列的计算公式,将这种背景值构造方法和灰元N引入GM(1,1)建立了新的白化方程。在建立的新的白化方程基础上,用龙格-库塔法以修正的初始值计算累加值的模拟序列。针对引入的参数较多问题,采用粒子群算法寻找满足相对误差均值最优的参数,从而建立了基于粒子群优化算法和加权灰色组合的PSO-GM模型。工程实例应用表明,新模型的拟合精度高,预测效果好,相对其他两种原有模型预测精度有明显提高。

2017 Vol. 37 (7): 715-720 [摘要] ( 10 ) [PDF 1093KB] ( 74 )
现代大地测量
721 基于小波变换的GPS水汽与气象要素相关性分析
王 勇,刘 备,刘严萍,李江波

利用北京市GPS连续观测资料结合气象资料开展GPS水汽与气象要素的相关性分析。首先使用GAMIT软件解算2009-06-01~2012-04-30的北京GPS连续观测网观测数据并结合气压数据获得测站水汽序列;然后用小波变换方法对GPS水汽、温度和气压数据进行分解与重构,并对重构后的数据进行相关性分析。GPS水汽序列的变化趋势与温度呈显著正相关,与气压呈显著负相关。水汽和气压存在年周期和半年周期变化,两者存在显著负相关特性;温度有年周期变化,水汽和温度在d13重构结果的相关性最好,存在显著正相关特性。

2017 Vol. 37 (7): 721-725 [摘要] ( 12 ) [PDF 1818KB] ( 69 )
726 利用GPS位移数据校正2011日本Tohoku地震的InSAR形变场
卢 娟,伍吉仓,陈艳玲

轨道误差是InSAR数据处理中的一个重要因素,对从最初的图像配准到最后的高程值或形变值图像的生成都有着重要影响。含有误差的轨道参数造成基线误差以残差条纹的形式存在于干涉图中。本文利用4个条带的61景PALSAR升轨数据,通过InSAR干涉测量得到覆盖2011日本Tohoku地震的雷达视线向的地表同震位移场。通过联合GPS同震位移数据,采用二次多项式曲面拟合的方法去除InSAR同震形变数据中的卫星轨道误差,并分析雷达入射角变化对轨道误差去除的影响。对干涉图中拟合残差进行分析,改正后的InSAR同震形变场精度得到较大提高。

2017 Vol. 37 (7): 726-731 [摘要] ( 11 ) [PDF 5548KB] ( 65 )
732 综合无奇点根数和坐标旋转的广播星历拟合及其性能评估
常志巧,胡小工,黄 华,胡光明,李晓杰,唐成盼,董恩强

将无奇点根数和坐标旋转方法综合运用到地球静止轨道(geostationary earth orbit,GEO)卫星的18参数星历拟合,解决GEO卫星的小偏心率奇点和小倾角奇点问题。基于5颗北斗在轨GEO卫星1 a的轨道数据,分析全年星历拟合精度和稳定性,对卫星进出地影的拟合精度进行定量分析,针对Δn参数超限问题,比较绕X轴旋转5°和55°的Δn参数变化范围。结果表明,2~4 h的拟合弧长5颗GEO卫星的星历拟合精度最大为3 cm,迭代次数最多为5次;拟合弧长越长,拟合精度越低,迭代次数更少;当拟合弧段包含进出地影轨道时,拟合精度降低;旋转55°比旋转5°Δn参数的变化范围减少一个数量级,Δn参数全年无超限现象。

2017 Vol. 37 (7): 732-736 [摘要] ( 15 ) [PDF 2973KB] ( 58 )
737 一种基于Partial EIV模型的多项式拟合解法
王乐洋,温贵森

针对多项式拟合模型系数矩阵中部分元素是某一自变量的函数的特点,根据Partial EIV模型的解算思想,将系数矩阵中自变量的函数作为随机元素提取,顾及泰勒展开的二阶项,由协方差传播律计算自变量函数的协因数阵进行平差解算。实验结果表明,系数矩阵的元素不再是单独的自变量时,使用该算法可以得到与已有非线性总体最小二乘方法相近的参数结果,从构造随机向量权阵的角度提供了一种新的解算方法。

2017 Vol. 37 (7): 737-742 [摘要] ( 11 ) [PDF 1224KB] ( 72 )
观测技术
743 2001年昆仑山口西MS8.1地震震前宽频带信号的疲劳损伤分析
吴维青

高精度和高采样速率宽频带地震仪的地震观测表明,宽频带数字信号包含丰富的地壳运动和应力变化信息,但这些信息还有待进一步的挖掘。对2001-11-14昆仑山口西MS8.1地震前数日的乌鲁木齐、拉萨、恩施、昆明、西安5个台站的宽频带数字信号,在疲劳损伤分析理论的基础上进行分析和跟踪。结果表明,在昆仑山口西地震前数天,这些台站宽频带数字信号中所包含的相对应力成分都有一个明显上升的变化过程。

2017 Vol. 37 (7): 743-746 [摘要] ( 6 ) [PDF 3551KB] ( 70 )
747 国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程绝对重力观测
何志堂,康胜军,贺小明,赵 丕,任敏拴

介绍了2013~2014年使用A10/028和FG5/214两台绝对重力仪在国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程中绝对重力观测的情况,并对观测结果进行分析。结果显示,两台绝对重力仪观测结果精度及较差都在5 μGal以内,满足高精度重力基准建设的技术要求;A10/028具有一定的野外观测适应性,FG5/214对重力细微变化信号的捕获具有优势,两台绝对重力仪同期观测对于提高观测结果的可靠性和准确度具有积极的作用。

2017 Vol. 37 (7): 747-751 [摘要] ( 16 ) [PDF 1541KB] ( 69 )
752 基于模板匹配法的主动源地震检测方法研究
李 勇,高 洋,叶 泵,李孝宾

针对主动源地震波重复性高、信噪比低的特点,采用基于模板匹配法的地震自动检测方法,通过编写数据自动处理程序,对参考台实验期间的25 200 s的连续波形记录进行处理,识别出其中13次气枪激发记录波形并获取激发时刻。结果表明,此方法识别率达到100%,无误判情况发生。此方法对诸如地震台阵等需要进行海量数据处理的情况具有借鉴意义。

2017 Vol. 37 (7): 752-755 [摘要] ( 11 ) [PDF 4006KB] ( 71 )
756 剩磁条件下磁性体磁化方向相关估计方法
李金朋,张英堂,范红波,李志宁,尹 刚,武禹陶

针对强剩磁条件下磁化方向估计中存在的问题,提出在剩磁影响下磁性体磁化方向相关估计方法。首先,对磁倾角和磁偏角选取确定的参数范围,并以等间隔的步长进行递变,获得一系列的磁化方向数值;然后,根据不同的磁化方向对铁磁物质的实测磁总场异常数值进行化极处理;最后,求解磁总场化极数据与实测归一化磁源强度数据的互相关系数,取互相关最大值对应的磁化方向作为最终结果。仿真和实验结果表明,本方法能有效估计出近等轴状磁性体的总磁化方向。

2017 Vol. 37 (7): 756-760 [摘要] ( 8 ) [PDF 7555KB] ( 54 )
761 河北省大地电场的频谱特征分析
张小涛,韩丽萍,李晓鹏,江永健,赵长红

采用最大熵谱(MEM)分析法,计算河北省内昌黎、兴济、新乐、阳原、肥乡、大柏舍6个大地电场台站的数据,结合地磁场数据分析河北省内各台电场数据的谱成分特征。结果表明,河北省各台大地电场周期主要是以12 h半日波成分为主,24 h、8 h周期成分明显;磁暴时其谱值高于静日变化谱值;电场日变化主要周期成分来自外空间电流体系的变化。结果基本揭示了河北省内电场观测的背景谱成分特征,为电场数据在地震预报中的应用提供参考依据。

2017 Vol. 37 (7): 761-766 [摘要] ( 13 ) [PDF 6958KB] ( 88 )
767 绝对重力仪中几种隔振系统的对比测试
张华兴,田 蔚,丁国龙

介绍目前绝对重力仪中几种常用的隔振系统及其研究进展,并利用FG5-112绝对重力仪中的Super Spring以及现有的几种隔振系统,在相同的环境下进行对比测试。通过对测试结果的分析,给出各种隔振系统的隔振效果。该项工作的开展为下步自主研制隔振系统、提高隔振性能积累经验。

2017 Vol. 37 (7): 767-770 [摘要] ( 12 ) [PDF 2378KB] ( 88 )
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