大地测量与地球动力学
 
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2020年 40卷 11期
刊出日期:2020-11-15

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
1101 现今中国东北地区地球动力学环境
高立新,戴 勇

中国东北地区地震构造以盆地群及控制盆地群的北东向断裂为主要特征,其中松辽盆地及控制该盆地的北东向断裂最具代表性,该盆地也是区域地震活动最强烈的地区。日本大地震后对中国东北地区主要活动断裂触发的库仑破裂应力中,北东向展布的大多增加,从西北至东南、从西南至东北具有逐渐增加的特点;北西向展布以及近东西向展布的大多减小,且从西至东、从西北至东南的减小值逐渐增大。日本大地震改变了中国东北地区与日本本岛的基本运动趋势,日本大地震的发生使中国东北地区由原来的挤压状态改变为拉张状态。在2002~2018年、2006~2018年2个时段的运动趋势中,日本大地震对中国东北地区的影响仍非常显著,现今中国东北地区的地球动力学环境仍将处于日本大地震的影响之中,对较为规律的中国东北地区浅源地震和深源地震的韵律性特征将产生一定影响。1999年开始的第5活动期已经结束,或将进入第6活动期前的间歇平静期,或仍将持续一段时间,还需时间的验证。

2020 Vol. 40 (11): 1101-1107 [摘要] ( 17 ) [PDF 5228KB] ( 81 )
1108 浅层地震剖面揭示太行山东南缘汤西断裂构造特征
朱国军,袁洪克,何银娟,韩 健,李吉昌,刘增祺,刘 超,王景红

结合高分辨率浅层地震剖面和区域地质资料,对汤西断裂浅部构造特征进行分析和讨论。结果表明,汤西断裂南段由2条走向NE、倾向SE的正断层组成,主断层下降盘汤阴地堑内新近系沉积明显增厚,结合探槽结果认为,汤西断裂南段的最新活动时代为中更新世。

2020 Vol. 40 (11): 1108-1111 [摘要] ( 10 ) [PDF 6011KB] ( 45 )
1112 三河-平谷8.0级地震区浅层三维密度结构反演研究
张明辉,申重阳,吴桂桔,孙 凯,王嘉沛,谈洪波,杨光亮

为研究三河-平谷地震区浅层构造背景、地震孕育机理及地震与构造的关系,利用高精度重力异常数据,采用基于块体生长模式的重力三维反演算法对地震区浅层三维密度结构进行反演,并通过模拟试算验证基于块体生长模式反演方法的有效性和稳定性。高精度布格重力异常显示,三河-平谷8.0级地震位于大兴重力局部高、三河-马坊重力局部高与大厂重力低之间的交汇过渡低值区域。研究区浅层三维密度结构反演结果表明,1679年三河-平谷M8.0地震明显受NE向夏垫断裂控制,断裂两侧密度差异明显且向下延伸约10 km,推测发震部位深约10 km。

2020 Vol. 40 (11): 1112-1117 [摘要] ( 17 ) [PDF 4545KB] ( 63 )
地球物理解释
1118 雷琼地区重力场动态变化特征研究
李 盛,廖桂金

基于2016年以来雷州半岛-海南岛陆地区(以下简称雷琼地区)的流动重力资料,对2017年下半年前后的联测资料采用不同的平差方法进行处理。将湛江和琼中2个绝对重力点作为雷琼测网基准,研究2016年以来雷琼地区重力场动态变化特征。重点研究2018-03-20广东阳江4.2级地震、2019-03-05广东雷州4.1级地震、2019-08-20海南三亚4.2级地震和2019-10-12广西北流5.2级地震震前区域重力场差分和累积动态变化。研究结果表明,除广东雷州4.1级地震外,其他3个地震震前在震中附近地区均存在重力场变化异常,表明在测网网格距和数据处理方法合理的情况下,对于4~5级地震,区域重力场在震前可能存在一定异常反应。

2020 Vol. 40 (11): 1118-1125 [摘要] ( 13 ) [PDF 17718KB] ( 48 )
1126 河北唐山丰南4.5级地震前重力变化
冯建林,檀玉娟,宋金跃,刘冬阳,谢汝一,郝鹏飞

利用首都圈地区2017~2019年流动重力观测资料,分析2019-12-05河北唐山丰南4.5级地震前不同时间尺度的重力场变化。结果表明:1)0.5 a尺度重力场变化图像可较好地反映此次地震“震前1 a重力场持续出现上升(正)变化-震前局部反向(负)变化-在重力变化梯度带零等值线附近发震”的演化过程;2)震前0.5 a、1 a和2 a尺度重力场均显示,地震发生在重力变化零等值线附近;3)地震前观测到的重力变化可能由深部热物质上涌引起。

2020 Vol. 40 (11): 1126-1128 [摘要] ( 13 ) [PDF 5906KB] ( 50 )
1129 地下水漏斗对昌邑-新河相对重力观测的影响
李树鹏,张春鹏,李国一,陆汉鹏,王锋吉,吴 双

通过分析昌邑-新河测段1991~2019年LCR-G型与CG-5型相对重力仪的相对重力观测数据和测点附近水文资料发现:1)2009~2018年相对重力观测值持续增大的主要原因为昌邑市地下水位下降,水位降低的最大影响可达132 μGal;2)2014-05~2016-03相对重力累计下降72 μGal,并在2016-03~2018-05快速回升,这一现象是否与动力学原因有关尚不明确。

2020 Vol. 40 (11): 1129-1132 [摘要] ( 10 ) [PDF 2360KB] ( 62 )
1133 冰川均衡调整模型对全球质量变化的影响分析
生永赟,游 为,范东明,高松涛

利用国际上常用的8个冰川均衡调整(GIA)模型分别对利用卫星重力(GRACE)数据解算的2005~2014年全球质量变化趋势进行GIA改正。在对南极地区进行改正时发现,ICE-6G_C、ICE-6G_D和IJ05这3种模型的改正值相近;在对全球海水质量变化趋势进行改正时发现,不同改正模型对全球海水质量变化影响的均值都小于-2.0 mm/a;对比陆地水及冰盖对海水质量变化趋势的贡献,同时联合卫星测高和Argo温盐数据集进一步验证发现,Paulson07、GW13和ICE-6G_D模型对全球海水质量改正效果较好。综合整个陆地和海洋的分析结果来看,ICE-6G_D模型更适用于全球质量变化趋势的调整。

2020 Vol. 40 (11): 1133-1138 [摘要] ( 7 ) [PDF 6396KB] ( 45 )
1139 EGMTools:重力场模型评估及重力量计算软件
陈鑑华,张兴福,陈秋杰,沈云中,李伟超

高精度、高分辨率的地球重力场可用于统一全球高程基准及确定大地水准面等,因此全面评估重力场模型精度及其快速导出的各重力量(如高程异常等)具有重要意义。本文利用VS2015+Intel XE 2016平台及OpenMP等并行技术研发一套用于重力场模型评估及相关重力量计算的软件——EGMTools,该软件的主要功能有:1)可实现基于实测点或格网重力异常、高程异常及垂线偏差等数据对重力场模型截断至任意阶次的精度进行评估;2)可实现利用重力场模型计算任意点或格网(SRTM地形表面)重力异常、高程异常及垂线偏差等重力量;3)在全球范围内,可按照一定的格网间隔(如1°×1°)对不同重力场模型所表示的重力量(如高程异常等)按不同的阶次进行比较;4)重力场模型格式转换、阶方差分析及RTM重力量计算的数据预处理等。

2020 Vol. 40 (11): 1139-1144 [摘要] ( 13 ) [PDF 5610KB] ( 45 )
现代大地测量
1145 融合GNSS水汽、风速与大气污染物的河北省冬季PM2.5浓度预测研究
王 勇,王泓易,刘严萍,李江波

为提高PM2.5浓度预测的时效和精度,本文综合大气污染物、GNSS水汽和风速等观测要素,利用FFT与LSTM神经网络方法构建PM2.5浓度预测模型,开展未来24 h的PM2.5浓度预测研究。首先对大气污染物、GNSS水汽和风速等观测要素进行快速傅里叶变换,提取各类要素的公共变化周期,获得最佳公共周期为216 h;然后选取最佳公共周期长度的各类要素作为模型输入,24 h序列的PM2.5浓度作为模型输出,分别以PM2.5单要素的RBF神经网络和融合大气污染物、风速、GNSS水汽的LSTM神经网络构建PM2.5浓度预测模型;最后利用实测PM2.5浓度序列分别对2种模型开展外部可靠性检验,将RMSE和IA作为评价指标进行模型精度评价。研究结果表明,基于FFT-LSTM的PM2.5浓度预测模型的RMSE和IA分别为16.22 μg/m3和84.36%,模型预测精度较好,可有效预测未来24 h的PM2.5浓度,该模型可为大气污染防治部门空气质量预测提供参考。

2020 Vol. 40 (11): 1145-1152 [摘要] ( 7 ) [PDF 4105KB] ( 27 )
1153 基于经验小波变换的GNSS多路径误差改正
罗亦泳,陈 强,黄 城

多路径误差是影响GNSS测量精度的主要因素及误差改正难点。将经验小波变换(EWT)算法在分解复杂信号上的优势与GNSS多路径误差的周日重复特性相结合,提出基于EWT的多路径误差提取及改正新方法。将能量熵与相关系数相结合来定义筛选系数,并将其变化显著的点作为含噪分量及信息分量的分界点;通过对含噪分量进行去噪并与信息分量重构的方式建立基于EWT的去噪新方法。模拟和实测数据实验表明,EWT能较好地提取及改正GNSS多路径误差,并且其效果显著优于EMD及小波分析方法。

2020 Vol. 40 (11): 1153-1157 [摘要] ( 13 ) [PDF 1913KB] ( 36 )
1158 基于低轨星座增强的北斗系统RAIM可用性分析
王文博,徐 颖

介绍基于残差的RAIM模型及基于单故障假设的保护水平计算方法,分析信号波束角与低轨信号高度遮蔽角之间的关系,提出以保护水平改善值和保护水平改善比作为低轨星座完好性增强的评价指标。同时,基于北斗系统与低轨星座的仿真数据,分析高度遮蔽角和等效误差水平对低轨星座增强的北斗系统保护水平和RAIM可用性的影响。结果表明,低轨星座的高度遮蔽角和等效误差水平越低,对导航系统保护水平和RAIM可用性的增强效果越好。

2020 Vol. 40 (11): 1158-1163 [摘要] ( 10 ) [PDF 10653KB] ( 33 )
1164 重轨星载InSAR形变监测中一种改进的大气延迟相位校正方法
祝 杰,李 瑜,王 坦,常占强,于 文,韩宇飞,王阅兵,刘洋洋

在传统空间辐射计方法基础上,将对流层中水汽垂直分层效应集成到校正模型中,提出一种改进的InSAR大气延迟相位校正方法。为验证改进方法的可行性,利用MERIS近红外水汽产品去除北京地区地面沉降InSAR监测中的大气延迟相位。以陆态网络GNSS站点监测结果为基准,验证改进的大气校正方法的监测精度。改进的大气校正方法、空间辐射计校正法和未校正的InSAR监测结果与陆态网络GNSS站点监测结果对比显示,均方根误差分别为0.388 cm、0.603 cm、0.685 cm,表明改进的方法相比于未校正和传统方法具有更高的精度,能有效削弱干涉图中的大气延迟相位误差。

2020 Vol. 40 (11): 1164-1169 [摘要] ( 9 ) [PDF 7278KB] ( 34 )
1170 地表温度变化对GNSS连续运行基准站垂向形变影响研究
王海涛,聂建亮,田 婕,刘晓云,郭鑫伟,靳鑫洋

利用实测地表温度数据,计算温度变化对GNSS基准站观测墩和基岩垂向形变的影响;联合大气负荷变化,综合分析温度变化对基准站垂向形变的影响规律。以新疆GNSS连续运行基准站数据为例,结果表明,温度变化对新疆GNSS连续运行基准站垂向影响的年周期项振幅为1.4~2.1 mm,半周年振幅为0.01~0.33 mm,周年项振幅占主要部分;垂向时间序列变化扣除温度变化影响后,RMS值平均减小0.55 mm,精度提高约9%;温度变化与大气负荷变化对垂向形变影响的趋势基本一致,呈现上半年增加、下半年下降,扣除两项影响后精度提高约13%。研究表明,温度和大气负荷变化均为基准站垂向位移周期性变化的重要影响因素。

2020 Vol. 40 (11): 1170-1174 [摘要] ( 11 ) [PDF 5840KB] ( 56 )
1175 一种基于TerraSAR数据的矿区InSAR最大可检测动态形变梯度模型
高 建,陈炳乾,冯遵德

受传感器本身的限制及噪声、大气延迟等影响,InSAR技术可检测的最大形变梯度存在极限。为准确预计InSAR技术在矿区形变监测中的检测能力,以65个矿区的地质采矿资料为基础,结合Knothe时间函数和概率积分模型,利用不同空间分辨率的TerraSAR数据,建立矿区InSAR最大形变梯度动态检测函数模型。该模型无需事先获取SAR影像,利用矿区现有的地质采矿资料即可判断InSAR在矿区不同开采阶段的可检测区间。以陕西大柳塔矿区为例,采用2012-11-21~2013-01-26的7景TerraSAR数据进行模型验证,结果表明,该模型不仅能够准确预测InSAR技术在矿区不同开采阶段的检测区间,同时可以确定InSAR技术在矿区不同开采阶段的地表可检测边界,可为InSAR技术在矿区中的推广应用提供重要参考。

2020 Vol. 40 (11): 1175-1181 [摘要] ( 9 ) [PDF 7602KB] ( 37 )
1182 不同BDS星历反演大气可降水量精度分析
尹恒毅,郭春喜,惠 哲,赵 红,王 维,成夏葳

基于陕西地区3个GNSS观测站2018年1~6月数据,利用北斗卫星导航系统进行水汽反演。首先利用不同星历产品计算水汽结果,分别与利用IGF解算的水汽结果、探空数据探测结果进行比较;再将不同星历得到的水汽结果进行相互对比。结果表明,利用3种星历都能获得精度和可靠性较高的水汽结果,其中精密星历和快速星历反演水汽的精度相当,各测站偏差均优于1 mm,标准差和均方根误差均优于3.5 mm;利用超快速星历(预报部分)反演水汽在各测站的偏差约为1 mm,标准差和均方根误差均优于5 mm。综合3种产品反演水汽的对应精度可知,利用3种星历产品均可反演大气可降水量,且超快速星历(预报部分)计算的水汽值可为气象预报提供参考依据。

2020 Vol. 40 (11): 1182-1187 [摘要] ( 15 ) [PDF 6627KB] ( 55 )
1188 日长年际信号提取及其与大气相关性分析
张欣峰,刘根友

为对日长年际变化进行更细致分析,利用标准Morlet小波变换方法,从日长变化序列中识别和提取出6个主要的年际信号,周期分别为2.3 a(2.4 a)、3.3 a、3.7 a、4.8 a、6.1 a和8.1 a,并基于信号的时域提取结果,计算获得相应信号的平均振幅,依次为0.08 ms、0.05 ms、0.05 ms、0.07 ms、0.10 ms和0.07 ms。仿照提取出的6个日长年际信号,对大气角动量序列中相应的信号进行提取,并对两者进行相关性分析。结果显示,大气和日长对应的4个高频年际信号(2.3 a(2.4 a)、3.3 a、3.7 a和4.8 a信号)存在强相关,相关系数分别为0.99、0.93、0.99和0.91,且大气的激发贡献率依次为99.7%、63.1%、94.7%和69.3%,表明日长2.3 a(2.4 a)和3.7 a信号几乎完全可由大气解释,而大气也为其余2个日长信号的主要激发源;大气6.0 a、8.5 a信号与日长对应的6.1 a、8.1 a信号不相关或弱相关,相关系数分别为-0.11和-0.56。

2020 Vol. 40 (11): 1188-1193 [摘要] ( 7 ) [PDF 5924KB] ( 31 )
1194 对流层延迟对GNSS单点定位影响的全球评估
王瑾芳,杨 玲

为研究对流层延迟时空差异性引起的单点定位偏差的不确定性,首先利用IGS ZPD产品分析其最大值、最小值、均值和STD与测站空间分布的相关性,结果显示,ZPD均值约为2.4 m,其存在随纬度增加而减小的总体趋势,但沿赤道不完全对称,在北半球离散度较大;然后针对单点定位模型,推导对流层延迟对定位参数解算的影响公式,并评估其对单点定位的影响,结果表明,对流层延迟对U方向的影响最大(可达7~15 m),对N方向的影响居中(在±0.6 m以内),对E方向的影响最小(在±0.2 m以内)。

2020 Vol. 40 (11): 1194-1199 [摘要] ( 10 ) [PDF 8771KB] ( 42 )
观测技术
1200 井下地震计信号方位角硬件校正方案设计
周云耀,王鹏辉,王海斌,吕永清

设计一种井下地震计信号方位角校正方案,直接对地震计的输出进行校正,使数据采集器记录到的数据即为仪器方位角符合要求时的信号。基于MATLAB程序的Simulink仿真工具箱计算结果表明,本文方案可应用于校正井下地震计方位角偏差,具有较高的可行性。

2020 Vol. 40 (11): 1200-1205 [摘要] ( 11 ) [PDF 3230KB] ( 40 )
1206 从地下水变化分析临汾地震台短水准异常的成因
孟彩菊,王秀文,张淑亮,杨世英

利用深水井水位数据、龙子祠泉流量资料及临汾地震台短水准所在区域内的长观孔水位资料,分析临汾地震台及周边地区地下水整体变化状态,根据区域水位变化特征对临汾地震台短水准近年来出现的异常进行分析。结果表明,临汾地震台短水准测量场地周边区域地下水位在2011~2013年发生明显变化,与水准观测曲线变化趋势较为一致,水准异常时间滞后于水位变化2~3 a;而大范围水位上升尤其是浅水井水位明显上升主要是因为地下水开采量减少,非构造所致。水位上升引起平原区地面回弹的现象符合Terzaghi有效应力原理,即水位回升使孔隙水压力得到恢复,砂层回弹进而引起地面回弹,并引起短水准高差测值的变化。

2020 Vol. 40 (11): 1206-1210 [摘要] ( 12 ) [PDF 1651KB] ( 36 )
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