大地测量与地球动力学
 
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2017年 37卷 4期
刊出日期:2017-03-23

观测技术 地球物理解释 地壳运动 现代大地测量 观测技术
   
地壳运动
331 1970年云南通海地震同震形变和破裂滑动初步研究结果
谭凯,王琪,余建胜,聂兆生,邵德盛,张彩红

分别以三角测量获取的同震形变、GPS与三角测量联合获取的同震形变为约束,先采用模拟退火算法反演1970年通海地震单断裂矩形断层破裂模型,然后用约束变量的最小二乘法反演地震滑动分布模型。根据两套数据用模拟退火算法获得的单矩形断裂模型的倾角都超过80°,破裂长度都接近100 km,破裂出露地表,以走滑为主。根据两套数据用约束变量的最小二乘法反演获得的两个破裂滑动分布模型,矩震级Mw=7.4,最大破裂位置和破裂深度大致相同,西北段破裂分布比较接近,而东南段差异较大。根据GPS和三角测量确定的东南段破裂滑动较大,可能是根据GPS和三角测量计算同震变形时,由于没有坐标转换公共点而引入一些较大的误差;也可能是用三角测量计算同震形变时低估了断裂东南端的变形。

2017 Vol. 37 (4): 331-334 [摘要] ( 41 ) [PDF 3203KB] ( 781 )
335 陕西高陵M4.4地震前后断裂活动垂直形变特征综合分析
曹建平,郑增记,张永奇,韩美涛,宋普伟

高陵地震前,震中周缘100 km范围内跨断层垂直形变无明显异常变化。地震没有引起活动断裂的同震形变,但导致断层失稳,在余震的持续作用下断层蠕滑加剧,最终引起零口跨断层测点处断裂发生3 mm左右的永久垂直形变,推测地震的发生与渭南塬前断裂活动有关。

2017 Vol. 37 (4): 335-338 [摘要] ( 30 ) [PDF 2754KB] ( 676 )
339 利用Sentinel-1A数据、D-InSAR和沿轨干涉技术获取2016年高雄MS6.7地震三维形变场
杨亚夫,朱建军,王永哲,许 兵

提出一种沿轨干涉技术来获取Sentinel-1A数据中burst重叠区域内的方位向形变,进而通过内插方法得到非重叠区的方位向形变。针对D-InSAR的雷达视线向形变与沿轨干涉的方位向形变精度差异,采用基于加权最小二乘的方法解算了2016年高雄MS6.7地震的三维形变场。结果表明,高雄地震的同震形变以垂直和东西方向形变为主,且形变主要分布在断层左右两瓣。左瓣抬升,最大达到12 cm;右瓣下沉,最大达到8 cm;左右两瓣均伴随着向西的位移,最大达6 cm。在左右两瓣之间,该地震还具有西北-东南走向的断层特性。

2017 Vol. 37 (4): 339-343 [摘要] ( 29 ) [PDF 4913KB] ( 540 )
344 利用附加系统参数的GPS-InSAR综合形变模型建立三维形变场
曹海坤,赵丽华,毕研磊

在有效融合GPS与InSAR两种对地观测技术提高地表三维形变监测精度时,针对InSAR监测结果中可能存在的系统偏差,建立了附加系统参数的综合形变分析模型。该模型以高精度的GPS观测数据作为强约束,将InSAR数据中的系统误差综合影响用函数拟合的方法进行补偿。模拟数据和实测数据计算表明,附加系统参数的综合形变分析方法在E、N、U3个方向的精度都有所提高,其中以U方向最为显著。

2017 Vol. 37 (4): 344-348 [摘要] ( 12 ) [PDF 4691KB] ( 475 )
349 鄂尔多斯地块的运动特性与现今地震活动性
高立新,韩晓明,戴 勇,李 娟,杨红缨

鄂尔多斯地块现今水平运动是鄂尔多斯地块本身运动与中国大陆整体运动相互叠加的结果,其动力来源主要受到青藏地块的北东向推挤、地块北缘的北西向拉张。最新的GPS速度场观测表明,鄂尔多斯地块及周缘1999~2015速度场随着时间推移发生明显变化,其东北缘、西北缘、西南缘、东南缘的速度场变化较为显著,南北缘的左旋运动速率远大于东西缘的右旋运动速率。1970年以来鄂尔多斯地块现今地震资料显示的地震活动性、应变积累释放、应力空间分布及其应力场分析结果表明,鄂尔多斯地块北缘是地块周缘乃至华北地区中强地震的主体活动区域,2000年以来地块周缘能量持续积累,是1970年以来能量积累最长的一个时段。2015年阿拉善左旗5.8级地震后,地块周缘的能量出现预释放的迹象,鄂尔多斯地块北缘具有高的应力分布异常区域。

2017 Vol. 37 (4): 349-354 [摘要] ( 16 ) [PDF 7258KB] ( 422 )
355 仙女山-九畹溪断裂带断层泥石英微形貌特征及其年代学意义
何超枫,张春光,王秋良,张丽芬

在仙女山-九畹溪断裂带野外地质调查的基础上采集12件断层泥样品,并对样品进行石英碎砾提取和扫描电镜微形貌观察。结果表明,仙女山断裂为一条以粘滑为主的活动断裂,最近一次较大规模的运动发生在中-晚更新世;九畹溪断裂带具有多期活动迹象,早期活动强于晚期,近期强烈活动在上新世至中更新世,为一条以粘滑运动为主的活动断裂。仙女山-九畹溪断裂带所构成的V型断裂组合表现为以仙女山断裂带为主导的构造格局。

2017 Vol. 37 (4): 355-360 [摘要] ( 18 ) [PDF 7500KB] ( 340 )
现代大地测量
361 合成孔径雷达信号子带干涉技术及其应用
龙四春,袁 英,陈鹏琦,吴文豪,董彦芳,祝传广

分别选用两景Radarsat-2和TerraSAR-X数据,应用子带干涉技术获取夏威夷火山国家公园及其附近区域的沉降量,并将其与偏移跟踪技术结果进行对比,证明了子带干涉技术的地表形变监测能力,且分辨率越高、带宽越宽的TerraSAR-X数据得到的监测精度越高。用两景PALSAR数据,应用子带干涉技术获得唐洞煤矿地表方位向位移,与同期GPS监测数据进行对比,进一步验证了子带干涉技术的形变监测能力。

2017 Vol. 37 (4): 361-364 [摘要] ( 13 ) [PDF 5434KB] ( 271 )
365 Sentinel-1 TOPS影像干涉处理与形变监测
黄其欢,王一安

Sentinel-1A IW模式可获取250 km宽的SAR影像,且噪声小、重访周期短。然而Sentinel-1A的TOPS成像方式造成SAR影像方位向多普勒频率变化较大,干涉数据处理对影像配准要求极高。提出基于DEM和精密轨道的TOPS影像高精度配准和拼接方法,实现TOPS影像干涉变形监测的数据处理,并利用升降轨TOPS影像数据获取门源地震雷达视线向一致的同震变形,证实本文数据处理方法的正确性。

2017 Vol. 37 (4): 365-368 [摘要] ( 18 ) [PDF 8747KB] ( 281 )
369 IGS分析中心轨道综合算法实现及精度分析
耿涛,徐夏炎

针对IGS轨道综合原理,利用自编算法对IGS各分析中心2014-07~2015-07精密轨道进行综合,获得GPS综合轨道,为我国北斗系统中GEO/IGSO/MEO的轨道组合方法提供参考。结果表明,使用分析中心SIO和不使用SIO综合获得的轨道精度最大三维RMS差异可达4 mm,GPS 1 807周后加入分析中心SIO综合,综合轨道整体精度提高近50%;使用不同的坐标框架统一方法进行轨道综合,精度差异明显,利用单天SINEX旋转参数统一坐标参考框架优于利用ERP参数旋转统一坐标参考框架的方法;最后,使用本文算法计算得到的1 a轨道结果与IGS综合轨道作比较,两者三维差异小于3 mm,RMS均值为1.50 mm,根据各卫星精度因子计算的加权RMS均值为1.16 mm,证明了本文算法的精度和稳定性。

2017 Vol. 37 (4): 369-373 [摘要] ( 22 ) [PDF 6233KB] ( 315 )
374 一种新的中长基线GNSS三频模糊度快速解算方法
满小三,孙付平,叶险峰,丁 赫,喻 树

提出一种新的无几何无电离层三频模糊度解算方法。该方法通过对伪距观测值赋予不同的权重,辅助宽巷及窄巷模糊度消除双差电离层残差的影响,使宽巷及窄巷观测值只受观测噪声的影响,通过多个历元平滑取整即可获取宽巷及窄巷模糊度值。通过实测GPS/BDS中长基线三频数据验证分析表明,该方法可以有效地实现中长基线模糊度的快速解算。

2017 Vol. 37 (4): 374-379 [摘要] ( 26 ) [PDF 1984KB] ( 289 )
380 一种基于接收信号强度的源节点定位算法
文 豪,方忠旺,王 满

提出一种基于接收信号强度的源节点定位算法,无需事先已知源节点的发射功率以及环境中的路径损耗指数。该算法首先对接收信号强度的路径损耗模型进行两次差分,消去与源节点发射功率相关的模型参数和路径损耗指数,然后利用最小二乘准则来估计源节点的位置。通过仿真数据评估该算法的定位精度,并与其他源节点定位算法进行比较。

2017 Vol. 37 (4): 380-384 [摘要] ( 9 ) [PDF 2379KB] ( 281 )
385 共模误差PCA与ICA提取方法的比较
明 锋,杨元喜,曾安敏

为消除共模误差CME,目前广泛应用的主成分分析法(PCA)基于观测数据的二阶统计量(方差和协方差)将观测网残差分解成一组不相关的随时间变化的模态和对应的空间响应,而GPS时间序列分布具有非高斯特征,二阶统计量不能完全描述其随机特性。本文假设区域网CME 与其他误差相互统计独立,则可以采用独立分量分析(ICA)法。采用模拟数据对ICA提取CME的精确性和有效性进行验证,并与PCA结果进行对比。结果表明,ICA能够有效地提取观测网CME。

2017 Vol. 37 (4): 385-389 [摘要] ( 22 ) [PDF 10826KB] ( 352 )
390 病态总体最小二乘的混合正则化算法
孙同贺,闫国庆

病态问题在大地测量数据处理中广泛存在,单一的Tikhonov正则化算法会造成求解过度平滑,而TV正则化可以更有效地抵抗噪声。本文将Tikhonov正则化和TV正则化两种方法有效结合,推导了具体求解公式并给出相应迭代算法。计算表明,本文提出的方法在处理病态总体最小二乘问题上稳定性更高。

2017 Vol. 37 (4): 390-393 [摘要] ( 18 ) [PDF 957KB] ( 279 )
394 半重叠总方差法在惯性传感器随机误差分析中的应用
孙越芳

针对总方差法在分析随机误差时计算时间较长的问题,从Allan方差和完全重叠Allan方差入手,提出3种数据采样方式,并在此基础上构造了半重叠总方差法。通过光纤陀螺惯组的静态实验验证算法的有效性,结果表明,半重叠总方差法与总方差法分析精度一致,而运算时间大为缩短。

2017 Vol. 37 (4): 394-396 [摘要] ( 11 ) [PDF 2144KB] ( 297 )
地球物理解释
397 球谐分析方法对GRACE大气去混频模型计算的影响
游 为

基于球谐分析的解析积分公式,导出5种适合于大气去混频模型计算的球谐分析公式。采用无误差和加入误差的模拟大气压数据,通过“闭环”过程分析了5种球谐分析方法的正确性和有效性。基于ERA-Interim表面大气压数据,采用5种球谐分析方法计算了5组大气去混频模型。通过星间距离变率残差和累计大地水准面误差比较可知,不同球谐分析方法可导致星间距离变率残差的差距最大达0.6 nm/s。第一类Neumann方法精度最高,证明5种球谐分析方法对现有GRACE卫星重力恢复的影响可忽略;但对于未来采用激光测距的卫星重力任务,建议大气去混频模型计算采用第一类Neumann方法。

2017 Vol. 37 (4): 397-402 [摘要] ( 17 ) [PDF 8439KB] ( 336 )
403 零漂改正对中国地壳运动观测网络重力数据处理的影响
隗寿春,徐建桥,郝洪涛,韩宇飞

基于中国地壳运动观测网络2000年流动重力观测数据,分析18台LCR-G型相对重力仪的零漂特性。结果显示,重力仪零漂率在某些时段变化较大,最大达10 μGal/h以上。根据重力仪零漂改正的不同处理方法,利用传统平差模型与改进模型对观测数据进行平差计算,并对结果进行比较。在相同先验中误差的情况下,传统平差模型的后验中误差为39 μGal,重力值平均精度为26.5 μGal,而改进模型的后验中误差为16.5 μGal,重力值平均精度为11.2 μGal,远高于传统平差模型。在数据预处理阶段按闭合观测分段进行零漂改正,可以有效消除重力仪零漂剧烈变化的影响,明显优于将仪器零漂率当作固定参数的计算方法。

2017 Vol. 37 (4): 403-406 [摘要] ( 17 ) [PDF 1720KB] ( 284 )
407 运城MS4.4地震前山西中南部重力场变化特征
冯建林,檀玉娟,秦建增,黄邦武,李勇江

基于长基线标定和绝对点实测标定得到的重力仪一次项格值系数,对山西中南部测网2014~2016年流动重力数据进行经典平差计算,得到运城MS4.4地震前0.5 a尺度的重力场变化图像。结果表明,运城MS4.4地震前,重力场经历了区域性重力变化-局部重力变化明显-反向重力变化-发震的演化过程。

2017 Vol. 37 (4): 407-410 [摘要] ( 18 ) [PDF 9061KB] ( 310 )
411 重力仪与地震计记录的地震波信号频谱特征比较——以芦山7.0地震为例
范文华,申重阳,谈洪波,韦 进

以芦山MS7.0地震的地震波记录为例,比较分析我国12个地震台的同址gPhone重力仪与CTS-1地震计记录的地震波信号的频谱特征。观测结果表明,震中距大于2 000 km时,两种仪器记录的P波波形基本一致,只在幅度上稍有区别。P波的频谱分析结果表明,震中距较小时gPhone重力仪会遗失一些高频信号,震中距大于2 000 km时,两种仪器记录的P波优势频带均为0~0.3 Hz。

2017 Vol. 37 (4): 411-415 [摘要] ( 27 ) [PDF 2855KB] ( 322 )
观测技术
416 基于增量自校的潮汐形变观测数据格值变化检测和数据归算
吕品姬,吴 凯,唐 磊,陈志遥

基于潮汐形变观测数据与理论固体潮数据在增量上的高度一致性,提出对增量一致性高于70%的潮汐形变观测数据,用观测值与理论值增量的日变幅之比作为振幅因子来检测格值变化,并对使用了错误格值的观测数据进行归算。该方法仅用1 d的数据即可检测出格值变化情况,适用于格值骤变和格值缓变两种情况。通过对比格值修正前后的观测数据,说明格值变化检测和数据归算在潮汐形变观测数据分析中的意义。

2017 Vol. 37 (4): 416-419 [摘要] ( 15 ) [PDF 3821KB] ( 295 )
420 利用gPhone重力仪监测三峡库区蓄水的重力响应
马 险,王林松,陈 超,柳一鸣

根据三峡秭归gPhone101#重力台站2012-06~2014-08重力观测资料,经处理改正得到的重力残差主要反映了库区蓄水变化的重力响应。不同的蓄水阶段,重力残差与库区水位变化响应特征不同,高差30 m的水位波动能够引起70 μGal的重力响应。利用gPhone重力仪能够有效监测三峡库区蓄水的重力响应,但局部及周边地区降水等水文效应也是连续重力观测结果的主要贡献之一,在监测库区蓄水对重力响应的影响时不可忽视。

2017 Vol. 37 (4): 420-424 [摘要] ( 17 ) [PDF 2811KB] ( 233 )
425 地磁低点位移异常:岷县-漳县M6.6地震可能的震前反映
许康生,曾文浩

选取天水地磁台(TSY)和兰州地磁台(LZH)2011~2013年、乾陵地磁台(QIX))2012~2013年以及成都地磁台(CDP)观测资料,基于小波多尺度分解,提取地磁垂直向日变的最低点时刻,在时间域展现低点位移变化特征。结果表明,从2013-05开始,天水台地磁日变低点时刻表现为持续上升(低点时刻逐渐滞后),2013-07初达到峰值。岷县-漳县地震(2013-07-22 M6.6)发震时间处在低点位移下降段,而其他台站低点位移在震前未出现异常变化。结合其他文献认为,天水地磁低点位移异常可能是这一地震孕育和发生过程在地磁场的反映。

2017 Vol. 37 (4): 425-428 [摘要] ( 14 ) [PDF 6836KB] ( 236 )
429 反馈地震计低频扩展方法研究
吕永清,周云耀,马 鑫,吴 欢,齐军伟,杜 兴

根据反馈地震计的反馈模型推导传递函数,并将其频率特征分解为低频端和高频端两部分。基于反馈模型中低频端频率特性的二阶高通滤波器传递函数,提出低频截止频率扩展的方法,包括降低机械固有角频率ω0、增加摆的质量m、降低灵敏度Sv、增大反馈线圈阻值或减少线径、选用更高电阻率的线圈材料、使用更弱的磁场。通过井下反馈地震计实验,验证了其低频端扩展与理论推导的一致性。

2017 Vol. 37 (4): 429-432 [摘要] ( 18 ) [PDF 992KB] ( 230 )
432 红雁池新11井温度梯度测量及动态分析
刘冬英,高守全,李新勇,许秋龙,何案华,李晓东

采用SZW-1A数字式温度计,对红雁池新11井进行温度梯度测量及动态分析,测量步进为10 m,每个测量点观测时间约1个星期。取完整、稳定的1 d数据进行计算,将日均值作为该点的温度观测值,计算该天观测数据的标准差和最大值最小值的差来进行动态分析。通过测量与分析认为,红雁池新11井梯度-深度拐点在400 m处,稳定性-深度拐点在470 m,而岩性交界面(泥岩到石灰岩的转换)在380 m处,井孔套管到378 m。从梯度-深度关系与稳定性-深度关系来看,新11井越往下,温度梯度越小,同时稳定性越好。综合测井数据,可能裸孔段为弱透水段,且受浅层低温循环水的注入影响。

2017 Vol. 37 (4): 432-435 [摘要] ( 15 ) [PDF 2670KB] ( 248 )
436 断层带土壤氢气浓度测量及其影响因素
孙小龙,邵志刚,司学芸,向 阳,刘冬英

利用ATG-300H型便携式测氢仪,分别在昌平地区、海原断裂带、北轮台断裂开展土壤氢气浓度测量。基于气体扩散方程,从采样器类型、测孔深度、土壤特性、断层作用等方面探讨氢气浓度测量的影响因素与机理。结果显示:1)土壤氢气浓度值受测孔闲置时间、测孔深度和采样器形状的影响较大;2)氢气浓度测值与气体扩散方程的理论解曲线吻合较好,其曲线形态主要与土壤中氢气的富集程度和土壤疏松程度密切相关;3)断层带上的氢气浓度受构造作用、断层滑动速率、断层闭锁程度、上下盘裂隙发育程度、裂隙开启或闭合状态等因素影响较大,这些因素主要影响深部氢气的向上迁移通道和在地表的富集程度。

2017 Vol. 37 (4): 436-440 [摘要] ( 15 ) [PDF 8020KB] ( 293 )
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