大地测量与地球动力学
 
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2020年 40卷 9期
刊出日期:2020-09-15

地震地质 观测技术 地球物理解释 现代大地测量 观测技术
   
现代大地测量
881 规模GNSS网数据处理一体化方案与中国大陆水平格网速度场模型构建研究
王 虎,任营营,连丽珍,王解先,成英燕,王永哲

针对当前大规模GNSS网在数据预处理、组织管理、基准站选取、处理策略、分区方案、质量检核与评估以及现有研究中速度场模型数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题,首先基于2011~2017年陆态网260多个连续运行基准站的观测数据探讨大网解算的一体化数据处理流程,给出适用于大规模GNSS网数据处理的优化原则与质量评估方案,并着重分析不同的数据解算成果评估策略,其对大规模GNSS站网的高精度数据解算具有借鉴和参考意义;然后基于解算得到的ITRF2014框架下高精度速度场成果,采用克里金插值构建中国大陆水平格网速度场模型,并利用国内IGS站和陆态网区域站的精确速度值,对格网内插结果进行外部检验,结果表明,东、北方向速度残差的平均误差和中误差均小于2 mm/a,验证了模型的准确性、可靠性、简便性与现势性。

2020 Vol. 40 (9): 881-887 [摘要] ( 15 ) [PDF 6514KB] ( 69 )
888 全球系统广播电离层模型精度分析
毛 悦,朱永兴,宋小勇

分析北斗电离层模型与GPS Klobuchar和NeQuickG模型的差异,并以IGS分析中心全球格网电离层模型为参考值,将北斗电离层模型与其他全球电离层模型进行精度比对。结果表明,BDGIM模型显著优于其他3种模型,具有良好的全球电离层综合修正能力,尤其在中国及周边区域其修正百分比达77.01%。

2020 Vol. 40 (9): 888-891 [摘要] ( 12 ) [PDF 2289KB] ( 66 )
892 北斗系统电离层修正抗扰动能力分析
姜 意,刘 宸,罗方妧,赵华凯

利用2017-09太阳耀斑爆发期间、2018-08地磁暴及高能电子暴期间、2017-08九寨沟地震期间电离层模型及格网电离层数据,分析电离层异常对北斗系统电离层模型修正精度的影响,进一步分析格网点电离层信息的抗扰动能力。结果表明,太阳耀斑、地磁暴、高能电子暴以及地震均对电离层变化有不同程度的影响;电离层异常期间北斗系统电离层模型修正精度普遍降低,修正率下降30%~60%,抗扰动能力较差;格网点电离层信息修正精度基本未受影响,抗扰动能力较强。

2020 Vol. 40 (9): 892-897 [摘要] ( 11 ) [PDF 3718KB] ( 75 )
898 湖北地区现今GPS形变特征研究
鲁小飞,谭 凯,李 琦,王东振,赵 斌,余建胜

选取中国地壳运动监测网络1998~2018年GPS观测数据,基于插值法计算湖北地区的形变和应变特征。初步研究结果表明,湖北地区地块运动稳定,无明显的形变梯度带,水平运动方向为东向微偏南,速率为5~9 mm/a,平均值为6.2 mm/a;垂直速度场平均值为-0.96 mm/a,以下降运动为主。面膨胀率结果显示,湖北地区具有4个面膨胀高值区和4个面挤压高值区。最大剪应变率场显示,在湖北中部地区形成一个高值环形带,湖北历史地震主要发生在应力应变高值区边缘带。巴东和秭归小震频发与长江三峡水库水位反复加卸载有关,GPS形变和应变无明显对应特征。

2020 Vol. 40 (9): 898-901 [摘要] ( 14 ) [PDF 6705KB] ( 90 )
902 基于Sentinel-1数据的银川盆地现今地壳形变研究
张文婷,季灵运,朱良玉,徐晓雪,王金烁

基于InSAR技术,利用Sentinel-1数据获取银川盆地及周边地区2015~2019年高空间分辨率地壳形变速率场。结果显示,银川盆地整体呈下沉趋势,贺兰山东麓断裂及黄河断裂两条主控断裂两侧存在较明显的差异性运动,芦花台隐伏断裂和银川隐伏断裂活动不明显。对一般倾角断层的震间地表形变曲线拟合公式进行改进,实现了基于单一轨道InSAR观测值同时反演断层倾角、走滑速率、倾滑速率以及闭锁深度。将算法应用于灵武断裂的活动状态及闭锁深度反演,得到断裂走滑速率约为303 mm/a,正断倾滑速率约为027 mm/a,闭锁深度约为6.8 km,倾角约为54.7°。此外,InSAR监测发现,石嘴山市和银川市东部存在局部巨幅形变,通过InSAR时序分析及现场调查认为,形变可能由人类活动引起。

2020 Vol. 40 (9): 902-906 [摘要] ( 13 ) [PDF 5546KB] ( 69 )
907 基于GM(1,1)+AR模型的钟差短期预报改进算法研究
郭忠臣,孙 朋,李致春

针对传统GM(1,1)+AR组合模型的缺点,提出一种可及时更新建模序列和增强数据间相关性的循环式钟差预报模型,在预报过程中根据预报时刻的不同实时调整AR模型阶数。考虑到原始钟差建模序列长度会对预报精度造成影响,分别使用2 h、6 h、12 h和24 h的钟差序列构建模型。实验结果表明,改进模型的预报精度较传统方法有一定提高,且预报结果更稳定;使用不同长度的钟差序列构建模型对预报结果有一定影响,其中二次多项式模型受原始序列长度的影响较大,改进模型受影响较小。

2020 Vol. 40 (9): 907-912 [摘要] ( 15 ) [PDF 3765KB] ( 74 )
913 融合混沌残差的BP强预测器的地表下沉预测模型
陈兴达,余学祥,池深深,蒋 创,赵祥硕

为提高地下开采引起地表下沉预测结果的精度,提出融合混沌残差的BP强预测器(BP-Adaboost)的地表下沉预测模型。以顾北矿1312(1)实测值为例,分别用融合混沌残差的BP-Adaboost模型、BP神经网络模型和BP-Adaboost模型对最大下沉值点进行稳定期和活跃期的单步预测和多步预测,结果表明,融合混沌残差的BP-Adaboost模型无论是在单步预测还是在多步预测上的精度均最高,尤其在单步预测上有显著的提高。

2020 Vol. 40 (9): 913-917 [摘要] ( 9 ) [PDF 1113KB] ( 58 )
地震地质
918 2017-08-09精河6.6级地震序列视应力特征研究
郭 寅,李 金

利用新疆区域数字化观测资料计算2017-08-09精河6.6级地震序列的视应力值,讨论主震视应力与震源机制解类型及余震视应力、拐角频率和震级的关系。结果表明:1)精河6.6级地震主震视应力大小与震源机制解无相关性,主震视应力值高于余震视应力值,余震视应力和震级存在对数正相关关系,拐角频率与震级存在一定的负相关关系;2)主震后7 h内视应力处于整个序列的高值阶段,且发生了多次强余震,这可能是受到震后应力调整的影响;3)天山中段6级地震序列中均存在强余震前视应力值高值现象,强余震发生后视应力值恢复到低值水平。

2020 Vol. 40 (9): 918-922 [摘要] ( 9 ) [PDF 2815KB] ( 83 )
923 2015-04-15阿拉善左旗5.8级地震前后构造应力场研究
李 娟,韩晓明,张 帆

采用振幅比方法计算2000~2018年鄂尔多斯块体西北缘ML2.5~5.0地震的震源机制解,对震源机制解各参数进行归一频度统计发现,应力轴的优势取向与该区构造应力场方向基本一致。利用自助线性反演方法,分3个时段分别反演巴彦浩特盆地和河套地震带的应力场方向,结果发现,2015-04-15阿拉善左旗5.8级地震前5 a巴彦浩特盆地应力场方向发生较大偏转,并与相邻的河套地震带的应力场方向形成一定角度的夹角,反演得到的主压应力场方向与本次地震的P轴方向一致,显示该地震受控于区域应力场;震后,巴彦浩特盆地主压应力场方向呈继承性发展,河套地震带的应力场受到影响,其主压应力场方向发生偏转,并与前者的应力场方向趋于一致。

2020 Vol. 40 (9): 923-927 [摘要] ( 6 ) [PDF 6090KB] ( 72 )
928 基于流固耦合理论的三峡库首区蓄水后附加应力场研究
虞金鑫,王秋良,赵艳南

首先在Rhino软件中导出三峡库首区的DEM地形图,再将地形面数据文件导入FLAC3D软件中并建立实体模型,设置好模型相关的力学参数和计算模式,得到在145 m和175 m蓄水位时三峡库首区的流固耦合计算结果。根据结果讨论三峡库首区孔隙水压场和等效应力场的特点发现,孔隙水压从地表至地下3 km范围内产生的影响不容忽视。

2020 Vol. 40 (9): 928-930 [摘要] ( 7 ) [PDF 4820KB] ( 70 )
931 山东省乳山地区余震分布与速度结构研究
李 铂,张正帅,崔 鑫,刘承雨,于 澄

利用山东乳山流动观测台网资料,采用双差精定位方法重新确定2014-05以来山东乳山M3.2地震余震序列的分布;在此基础上,利用双差层析成像方法反演该地区的三维速度结构模型。结果显示,乳山地区的余震序列整体呈现出圆形聚集特征,优势分布主要集中在3~8 km深度,乳山震群集中区的余震活动主要发生在破裂集中的区域,在5 km深度最为集中,说明乳山震群主要发生的区域为上地壳;研究区不同深度的P波速度变化明显。由于离已知的主断层有一定的距离,因此可以判断余震分布集中区可能是乳山断裂的分支或者是一条新的隐伏断裂。

2020 Vol. 40 (9): 931-935 [摘要] ( 10 ) [PDF 4868KB] ( 56 )
936 重庆地区三维P波速度结构成像研究
陈 凯,易 江,孙国栋,李光科,王同军

利用重庆数字地震台网目录记录到的2009-01~2018-10重庆地区的地震数据资料,采用双差层析成像方法得到重庆地区的上地壳三维速度结构模型。研究表明,浅层地壳速度结构与地质构造的分布呈现出较高的相关性:石柱地区褶皱基底缺失,断裂两侧速度结构差异较大;华蓥山基底断裂两侧速度结构差别明显,可能与两侧结晶基底的深度和物性有关;巫溪断裂的高速区可能与地幔深处的物质上溢有关。

2020 Vol. 40 (9): 936-941 [摘要] ( 10 ) [PDF 11991KB] ( 62 )
942 龙泉山西麓山前断裂浅部构造特征及活动性
张 威,周荣军,何玉林,刘 韶,马 超

为研究龙泉山断裂在西麓山前的空间展布及浅部构造特征,开展了详细的野外地质调查、浅层地震和高密度电法剖面探测等工作,并在钻孔分析和年代学测试数据的基础上,探讨龙泉山山前断裂的活动性。结果表明,龙泉山西麓山前存在隐伏逆冲断裂,倾向南东,为龙泉山西坡断裂的分支,上断点止于全新世粘土层中,属于全新世活动断裂;龙泉山西坡分支断裂的存在证明龙泉山在抬升过程中不断向成都盆地逆冲挤压、扩展,其在龙泉山中段的存在证明龙门山构造应力具有非均匀性,而这种持续的构造变形所引起的地震风险不容忽视。

2020 Vol. 40 (9): 942-946 [摘要] ( 8 ) [PDF 9429KB] ( 68 )
地球物理解释
947 青藏高原大尺度地表流体的重力效应特征分析
朱传东,刘金钊,陈 铭,陈兆辉,张 品,张双喜

基于2002~2017年三维大气再分析模型、水文模式及GRACE卫星重力数据,采用负荷格林函数和卫星重力反演方法分析青藏高原大尺度地表流体的重力效应特征。结果表明,青藏高原地区大气扣除季节项前后的重力效应峰对峰变化介于1.9~10.7 μGal和1.1~4.6 μGal,其负荷效应呈现出显著的季节性特征;土壤水和积雪扣除季节项前后的重力效应峰对峰变化介于0.9~9.9 μGal和0.7~8.3 μGal,其负荷效应呈现出显著的季节性和年际变化特征;GRACE时变重力场扣除季节项前后的重力变化峰对峰变化介于4.4~24.1 μGal和3.4~18.3 μGal,考虑观测误差、构造运动和信号泄漏误差的影响,其显著的季节性和年际变化反映了多种地表流体的综合影响。

2020 Vol. 40 (9): 947-951 [摘要] ( 11 ) [PDF 3772KB] ( 77 )
952 基于移去-恢复法的局部似大地水准面精化模型对比研究
李明飞,吴军超,秦 川

针对似大地水准面在精化过程中不同移去-恢复高程转换模型的适用性和选取问题,基于二次曲面和EGM2008重力场模型,分别构建了RBF神经网络、多面函数和Shepard等3种类型的移去-恢复模型,结合平原和高原山区两个工程实例,通过调整高程拟合点数目进行似大地水准面拟合与精度对比。结果表明,在平原地区,EGM2008-多面函数高程模型精度略优于其他模型;在高原山区,当拟合点数较少时,基于EGM2008的移去-恢复模型精度高于基于二次曲面的移去-恢复模型,其中,EGM2008-多面函数和EGM2008-Shepard较优,而随着拟合点数目的增加,二次曲面-Shepard高程转换模型的精度优于其他模型。

2020 Vol. 40 (9): 952-956 [摘要] ( 17 ) [PDF 1621KB] ( 55 )
957 基于GPS TEC的尼泊尔MW7.8地震同震电离层扰动研究
马 玉,祝芙英

基于GPS数据对2015年尼泊尔MW7.8地震引起的同震电离层扰动进行统计与FFT频谱分析,探究地震电离层TEC扰动传播的时空特性。结果表明,震后5 min起出现明显的TEC扰动异常现象,持续时间超过6 min,呈现增大-减小-增大的变化趋势;扰动由震中向东、东北等方向传播,速率分别为2 336.36 m/s和455.52~937.64 m/s;扰动的中心频率为3~7 mHz,符合瑞利波与声波引发的扰动频段。

2020 Vol. 40 (9): 957-961 [摘要] ( 9 ) [PDF 6417KB] ( 76 )
观测技术
962 九寨沟MS7.0地震应急流动台站噪声水平分析
谢江涛,林丽萍,谌 亮

选取九寨沟MS7.0地震应急流动台网6个台站2017-08-14~12-31记录的三分向连续波形资料,通过计算噪声功率谱密度及相应的概率密度函数分布,统计不同频率噪声水平PSD值的分布,对比地球新噪声模型,分析应急流动台网台站噪声水平的变化特征。结果表明,流动台站高频段噪声没有明显的地理空间分布特征,影响台站水平和垂直分向噪声水平的噪声源不同或者同一噪声源在水平和垂直分向的强度不同;受人为噪声和自然噪声的影响,平均噪声水平明显高于NHNM和NLNM的平均值,部分台站接近或高于NHNM。人为噪声和自然噪声都是宽频的,人为噪声与人类生产、生活作息相关,具有明显的昼夜变化,且在固定时段内可以产生某单一频率的固定噪声;自然噪声中小溪流水可以产生持续的高频噪声,不同频段的噪声水平也不同,没有明显的昼夜变化。

2020 Vol. 40 (9): 962-969 [摘要] ( 9 ) [PDF 7806KB] ( 60 )
970 钻孔应变观测原位标定方法研究进展
胡智飞,张康华,田家勇

钻孔应变观测的原位标定是制约钻孔应变定量观测理论与技术发展的基础性问题。为推进钻孔应变观测在地球动力学研究中的应用,从标定模型、参考应变信号等方面系统总结钻孔应变观测原位标定方法研究的最新进展,指出钻孔应变观测原位标定中存在的主要问题,并展望今后的发展方向。

2020 Vol. 40 (9): 970-975 [摘要] ( 8 ) [PDF 991KB] ( 68 )
976 基于PID反馈的两级超低频隔振系统理论分析及仿真
胡远旺,邹 彤,张 黎,马武刚

建立两级隔振系统的运动模型,推导系统的闭环传递函数并对传递函数进行分析。结果表明:1)系统采用PID反馈较当前超长弹簧中采用的PD反馈具有更好的等效阻尼系数调节功能。2)系统的等效固有周期主要受反馈比例系数kp影响,kp越大,等效固有周期越长,隔振效果越好;kp选定后,积分系数ki和微分系数kd共同影响系统的阻尼,且ki占主导地位,决定系统的稳定性。通过仿真验证了闭环传递函数分析结果的准确性,且仿真结果表明,系统在1 Hz处的隔振效果可达-70 dB。

2020 Vol. 40 (9): 976-980 [摘要] ( 12 ) [PDF 3450KB] ( 59 )
981 绝对重力仪激光器光纤对准调节方法概述
任敏拴,商永杰,郑文科, 康胜军,赵 丕

绝对重力仪激光器光纤由于应力变化、形状改变、震动或耦合器维护等原因破坏了输出激光的偏振态,使其在光纤内的传输变得非常不稳定,导致光纤输出激光的消光比值小于100,无法满足绝对重力观测条件。针对该问题,介绍了光纤对准调节的方法,通过设计消光比检测装置检验消光比值是否大于100。对#181和#250两台WEO100型He-Ne激光器的光纤进行对准调节实验,并通过消光比检测装置实测,两台激光器输出的光束消光比值满足绝对重力测量的条件,表明该对准调节方法科学有效。

2020 Vol. 40 (9): 981-984 [摘要] ( 9 ) [PDF 1744KB] ( 58 )
985 基于全站仪交会测量的空间距离校准装置测量方法
彭友志,张 鑫,何浩鹏

空间距离标准装置是校准地面激光扫描仪的重要计量标准器,其标靶球的空间距离测量一直是其难点,目前大多是采用激光跟踪仪来测量。提出使用多台全站仪交会来进行标靶球的坐标测量,首先通过后方交会、免棱镜测量可以快速方便地得到特征点的概略坐标,然后通过互瞄建立定向基准,最后通过整体平差得到高精度的特征点坐标。实例证明,这套系统的精度优于0.1 mm,能够满足空间距离标准装置的校准精度要求。

2020 Vol. 40 (9): 985-990 [摘要] ( 18 ) [PDF 3259KB] ( 67 )
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