大地测量与地球动力学
 
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2020年 40卷 6期
刊出日期:2020-06-15

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
551 2019-12-26湖北应城M4.9地震强震动特征分析
李 恒, 雷东宁, 范珂显

对2019-12-26湖北应城M4.9地震的强震加速度记录进行基线校正和滤波处理,分析地震动场的分布特征。结果表明,此次地震记录的峰值加速度(PGA)随距离衰减较快;场地效应、上盘效应和破裂方向性效应共同导致地震动产生巨大差异。对应城地震台的强震记录进行旋转,其顺断层方向记录与垂直断层向和垂直向记录差异明显,存在一段周期约为0.3 s的类简谐强震动,与以走滑为主的震源机制相吻合。

2020 Vol. 40 (6): 551-554 [摘要] ( 26 ) [PDF 3151KB] ( 111 )
555 2011年日本东北大地震对中国东部地壳形变场的影响
郝 明, 庄文泉

2011年日本东北MW9.0大地震不仅造成日本境内地表产生超过5 m的同震位移和显著的震后变形,在中国大陆东部地区也引起明显的远场同震及震后变形。本文利用1999~2017年GPS连续站和流动站观测资料,计算高空间分辨率的远场同震和震后变形位移场。结果表明,2011年日本东北MW9.0地震对中国105°E以东区域产生了E向运动的同震变形,对中国东北和山东半岛产生了可观的震后变形,且GPS震后变形的累积量已超过相应台站的同震位移量。利用日本大地震在中国东部地区产生的远场同震和震后变形位移场,可为维护区域大地参考基准和反演岩石圈及上地幔的流变性质提供定量约束。

2020 Vol. 40 (6): 555-558 [摘要] ( 16 ) [PDF 7521KB] ( 112 )
559 海南及邻区现今地壳三维运动特征及地球动力学环境分析
胡亚轩, 胡久常, 赵 斌, 秦姗兰, 郑在壮

利用海南及邻区1999年以来GNSS资料及1970年以来水准数据获取三维运动速度场,分析地壳运动特征,结合东南亚水平运动背景场分析周缘板块对海南地块及华南地块陆缘速度场的影响。结果表明,海南岛三维运动以白沙断裂为界,岛北部以海口-屯昌为界。华南地块各观测点E向运动速率自西向东逐渐减小,至陆缘区域速率最小,各观测站间运动速率差异性小;S向运动速率自西向东逐渐增大;位于23°~26°N区域观测点的速度场与其南北两侧存在差异。华南地块运动受印度板块与欧亚板块碰撞和挤压影响,陆缘地带还受太平洋板块、菲律宾海板块活动及南海扩张运动影响,澳大利亚板块对区域运动影响较小。

2020 Vol. 40 (6): 559-564 [摘要] ( 17 ) [PDF 8467KB] ( 101 )
565 基于GPS、InSAR和强震数据联合反演2017年九寨沟MS7.0地震同震滑动分布
黄 勇, 陈 威, 李 琦, 王东振, 方智伟

以多源观测为约束,利用近场GPS、InSAR同震位移和强震观测数据联合反演2017年九寨沟MS7.0地震发震断层的几何形状和破裂模型,并初步分析其地震成因。结果表明,九寨沟地震的发震断层走向154°,倾角80°,以左旋走滑为主,兼有少量正断分量;地震破裂主要集中在2~12 km深度范围,最大滑移量为1.6 m,位于地下6 km深处,断层在近地表没有滑移;地震释放的地震矩为5.59×1018 Nm,矩震级为MW6.44。结合余震分布认为,该地震的发震断层为隐伏的虎牙断裂北段。

2020 Vol. 40 (6): 565-570 [摘要] ( 17 ) [PDF 8514KB] ( 143 )
571 太行山东麓汤西断裂南段活动特征分析
戴骜鹏, 刘明军, 贺为民, 孙 译

采用槽探、年代样品测试、阶地调查和形变测量监测等方法,对太行山东麓汤西断裂南段进行研究,分析其活动特征。结果表明,汤西断裂发育于中更新世,历经多次活动,断裂并未上延到上更新统地层中,其南段的活动强度较高,最新活动年代为中更新世;汤西断裂西代村场地的垂直形变监测(1999~2014年)结果存在异常,综合监测点数据和区域新构造特征分析发现,该异常可能是研究区区域形变场的反映,并非由汤西断裂活动引起。

2020 Vol. 40 (6): 571-576 [摘要] ( 19 ) [PDF 5861KB] ( 82 )
577 基于PSR-WSVM模型的边坡位移预测
李建新, 刘小生, 肖 钢, 周 文, 刘仁志

为建立高精度的边坡位移预测模型,采用相空间重构(PSR)将边坡位移时间序列数据转换为多维数据,同时构造小波核函数改进的支持向量机模型,建立PSR-WSVM模型并应用于边坡位移预测。将PSR-WSVM模型预测结果与传统支持向量机(SVM)模型、小波支持向量机(WSVM)模型和基于相空间重构的支持向量机(PSR-SVM)模型预测结果进行对比,通过平均绝对误差(MAE)、平均绝对误差百分比(MAPE)和均方根误差(RMSE)3个精度评价指标验证PSR-WSVM模型的可行性。工程实例结果表明,PSR-WSVM模型预测结果的3个精度评价指标都优于另外3种模型,边坡位移预测的精度明显提升。

2020 Vol. 40 (6): 577-580 [摘要] ( 22 ) [PDF 1063KB] ( 95 )
地球物理解释
581 湖北应城M4.9地震前重力变化
刘少明, 郝洪涛, 胡敏章, 申重阳

处理分析2016~2019年湖北及邻区流动重力测网资料,获得2016-09~2019-09的14幅长期和近期重力场变化图像,结合2019-12-26湖北应城M4.9地震,分析震前重力场变化特征,结果表明:1)对应城M4.9地震起控制作用的断裂为襄樊(襄阳)-广济(武穴)断裂,是正负重力变化转换带;2)应城M4.9地震重力异常变化有一个上升-下降的过程,在下降过程中发震;3)应城M4.9地震与秭归M4.5和M4.1地震一样,震前重力场异常变化持续时间较长,可能与两湖地区活动断裂活动性弱、相对运动量小、应力难以集中有关。

2020 Vol. 40 (6): 581-584 [摘要] ( 20 ) [PDF 7076KB] ( 103 )
585 蓟县基准站长期重力变化特征研究
王同庆, 张 磊, 朱传东, 张 品

基于蓟县GNSS基准站1998~2018年近20 a的绝对重力长期变化资料,联合地面大地测量(绝对重力、GNSS)、地表及地下水文数据和GRACE卫星重力数据,计算并分析由地表垂直位移、地下水及地表水负荷等不同物理信号产生的重力效应,获取各影响因素的长期重力变化特征,并对结果进行深入分析研究,得出以下结论:1)蓟县基准站绝对重力近20 a的长期变化总体呈下降趋势,变化率为-1.64±0.53 μGal/a;2)2004~2017年井水位数据显示,蓟县GNSS基准站所在地区地下水水位呈现明显的下降趋势,变化率为-0.66±0.07 m/a,产生的重力效应为-1.94±0.22 μGal/a,是影响该点重力变化的最主要因素;3)综合分析蓟县基准站地面绝对重力和其他各因素重力效应的长期变化特征认为,该点存在每年0.43±0.58 μGal的重力上升变化,可能与首都圈地区上地幔顶部高密度物质的上涌有一定关系。

2020 Vol. 40 (6): 585-590 [摘要] ( 19 ) [PDF 2330KB] ( 114 )
591 大气负荷效应对浙江地区的影响分析
刘 宇, 李爱勤, 俞志强, 吉渊明, 章传银

利用全球大气模型及浙江地区气象站数据,依据大气负荷理论,采用移去-恢复法计算大气压引起的区域负荷形变场及重力场变化。结果表明,在浙江地区大气负荷引起的垂直形变达12.1 mm,产生的地面重力变化超过12 μGal,对水平形变及垂线偏差影响较小,且大气负荷具有明显的年周期及季节性变化规律。

2020 Vol. 40 (6): 591-595 [摘要] ( 19 ) [PDF 4645KB] ( 103 )
596 尼泊尔地区季节性水文负荷对地震活动性的调制作用
王晨旭, 熊永良, 张鲁鹏, 姜中山, 张 芮, 乔家原

利用尼泊尔地区GPS时间序列季节性信号,构建区域季节性三维位移场和应力应变场模型,再结合降水和地震目录等数据,研究该地区季节性水文负荷对地震活动性的调制作用。结果表明:1)季节性地表位移与降水存在较强的时空相关性;2)季风期的降水对断层的长期运动趋势产生扰动,使库仑应力得到一定程度的释放,进而对地震活动产生抑制作用,并影响地震发生时间。

2020 Vol. 40 (6): 596-600 [摘要] ( 17 ) [PDF 4179KB] ( 114 )
601 2018年松原5.7级地震前地磁垂直分量日变化低点时间时空演化特征
戴 勇, 高立新, 姚 丽, 杨彦明, 格 根, 梁沙沙

本文对松原5.7级地震前地磁垂直分量日变化低点时间时空演化特征进行研究,结果显示:1)以去除经度效应后低点时间为0 h的等值线作为低点位移分界线,松原5.7级地震的震中分别位于2018-04-13分界线上和2018-04-24分界线附近;2)异常日期间,中国大陆地磁垂直分量日变形态存在分区特征,去除经度效应后低点时间为正、负的区域内日变形态分别以“W”型和“V”型为主;3)在2018-04-13和2018-04-24这2个异常日期间,中国大陆都存在去除经度效应后的低点时间高梯度带,松原5.7级地震的震中分别位于2018-04-13高梯度区边缘和2018-04-24高梯度区东侧。

2020 Vol. 40 (6): 601-607 [摘要] ( 13 ) [PDF 11516KB] ( 118 )
现代大地测量
608 利用四元数的运算法则推导球面三角公式
张捍卫, 张红利, 喻铮铮

基于四元数的运算法则,引入向量的共轭和逆概念及2个向量之间的另一种乘法运算——格拉斯曼乘积。结果表明,球面上大圆弧对应的四元数为球心指向大圆弧终点的单位向量与球心指向大圆弧始点的单位向量逆的格拉斯曼乘积;球面角对应的四元数为终大圆弧(指向顶点)平面法向的单位向量与始大圆弧(背向顶点)平面法向的单位向量逆的格拉斯曼乘积。利用四元数运算法则可方便地推导球面三角形边或角正弦和余弦公式及第一和第二五元素公式。

2020 Vol. 40 (6): 608-611 [摘要] ( 18 ) [PDF 1038KB] ( 95 )
612 顾及天线相位中心误差的SWARM卫星简化动力学精密定轨
夏要伟, 刘 新, 郭金运, 孔巧丽, 纪 兵

对SWARM卫星进行简化动力学精密定轨,估计接收机天线相位中心偏差(PCO),并基于所得到的载波相位残差对天线相位中心变化(PCV)误差进行建模,验证其对轨道精度的影响。结果表明,当使用PCO信息时,定轨精度改善明显,径向、切向和法向的RMS值分别提升47%、48%和66%;加入PCV模型后,3个方向的精度有mm级的提升。SLR检核结果显示,同时考虑PCO和PCV,SWARM三颗卫星的平均RMS值为2.29 cm,与事后科学轨道十分接近。对比不同分辨率PCV模型定轨的结果发现,选择5°×5°PCV模型较为合适。

2020 Vol. 40 (6): 612-617 [摘要] ( 18 ) [PDF 2118KB] ( 114 )
618 高精度公共参数对轨道精度的影响分析
郑 涛, 徐爱功, 杨 虎, 唐龙江

受BDS-2、GLONASS、Galileo卫星跟踪站在全球范围内数量少且分布不均匀的影响,在BDS-2、GLONASS、Galileo定轨过程中需要联合GPS解算高精度公共参数,以提高轨道精度。为优化联合定轨的数据处理策略,需要重点分析联合定轨中公共参数对轨道的影响,从理论上分析无电离层组合中公共测站坐标、对流层和接收机钟差参数对多系统联合定轨的贡献量,然后开展单系统和多系统联合定轨实验。结果表明,高精度的公共参数使各单系统的定轨精度有显著提升,BDS-2的IGSO及GLONASS、Galileo定轨精度提升20%,BDS-2的MEO定轨精度提升60%。

2020 Vol. 40 (6): 618-623 [摘要] ( 15 ) [PDF 5488KB] ( 87 )
624 LEO星座增强GNSS的精密单点定位初步分析
赵兴隆, 钟世明, 欧吉坤, 周冲冲, 唐成盼

本文选取GPS系统和Iridium系统,采用数学仿真技术初步分析了LEO星座对GNSS在精密单点定位中的增强作用。在仿真了BJFS站GPS和Iridium观测数据的基础上进行Iridium增强GPS的伪动态下精密单点定位实验,结果表明:与GPS单系统相比,GPS+Iridium双系统的可视卫星数平均增加1.5颗,GDOP值和PDOP值降低0.25左右;Iridium增强GPS后PPP滤波矩阵的条件数快速减小,提升了PPP滤波矩阵的稳定性,提高了天顶U方向的定位精度,从而提高了三维的定位精度,PPP收敛时间缩短了30%以上;采用单差MW法固定PPP模糊度,分别以Ratio=1.5、3、5作为模糊度固定成功的指标,并与模糊度仿真值对比,PPP模糊度首次固定成功所需的时间缩短40%以上。

2020 Vol. 40 (6): 624-628 [摘要] ( 22 ) [PDF 1754KB] ( 97 )
629 北斗三号新信号B2a和B2(B2a+b)质量分析及星座几何性能评估
张明远, 周星宇, 陈 华

在最新的能接收到北斗三号新信号B2a及B2(B2a+b)的MGEX测站数据基础上,分析BDS-3信号的载噪比、多路径及卫星的三维位置精度因子(PDOP)。结果表明,与GPS相比,BDS的载噪比B2(B2a+b)>B2a≈L5>B3≈B2b>B1≈L1>L2,多路径误差B2(B2a+b)<B2a≈L5<B3≈B2b<L2<L1<B1;PDOP值BDS-2+3与GPS相近,且与GPS组成多系统后PDOP显著减小,并较为稳定。

2020 Vol. 40 (6): 629-633 [摘要] ( 11 ) [PDF 5799KB] ( 108 )
观测技术
634 基于小波特征和神经网络的天然地震与人工爆破自动识别
蔡杏辉, 张燕明, 陈惠芳, 巫立华

采用福建地区天然地震和人工爆破事件波形记录,通过一维离散小波变换(DWT)及4层小波包变换(WPT)对信号进行分解,提取出用于识别的4种波形小波特征:小波能量比特征、小波包能量比特征、小波包香农熵特征及小波包对数能量熵,此外还提取出P/S震相振幅比;采用BP神经网络对4种小波特征及分别加入P/S震相振幅比的组合特征进行识别效果检验,结果表明,单小波判据小波能量比特征识别效果好;双判据组合P/S震相振幅比和小波包对数能量熵的组合识别效果最好,可考虑作为实际天然地震与人工爆破在线自动识别系统的识别判据。

2020 Vol. 40 (6): 634-639 [摘要] ( 17 ) [PDF 2923KB] ( 111 )
640 折射波共检波点叠加技术在活动断层上断点探测中的应用
智 敏, 裴跟弟

基于折射波时距曲线方程分析共检波点域折射波叠加成像技术原理,分别在共中心点域和共检波点域对二维断层模型的初至折射波进行叠加成像,并对河西走廊一条二维地震资料进行对比处理。模型研究和实际应用结果表明,共检波点域折射波叠加方法较共中心点域具有更高的横向分辨率,结合其他资料可较准确地判定活动断层上断点的空间位置。

2020 Vol. 40 (6): 640-645 [摘要] ( 15 ) [PDF 8741KB] ( 97 )
646 基于噪声谱比法的内蒙古西部地区台站场地响应研究
张 珂, 王 鑫, 王树波, 张红才, 宋晓燕

利用内蒙古西部12个台站的地脉动噪声数据,采用噪声谱比法研究台站的场地响应情况。分析表明,台站场地响应按曲线形态可分为3类,且可能受地形地貌、局部构造和台基状况等条件影响。对比分析噪声谱比法与Moya方法的场地响应结果发现,场地响应曲线形态基本一致,只有极少数台站存在明显差异。结果表明,内蒙古西部区域大部分台站的台基状况总体较好,场地响应曲线较为平坦,无明显频率放大点。

2020 Vol. 40 (6): 646-651 [摘要] ( 14 ) [PDF 4221KB] ( 91 )
652 A10绝对重力仪稳频激光器对重力测量结果的影响
桑 鹏, 张为民, 田 蔚, 吴晓敏

简要介绍ML-1型稳频激光器的红、蓝光工作模式,对其单光、双光测量结果进行实验,并与FG5X型绝对重力仪的观测结果进行对比。结果表明,ML-1型激光器红、蓝光工作模式可有效减小稳频激光器温度及时间的漂移对绝对重力观测的影响,红蓝分离值的大小表征了激光器漂移的程度,若红蓝分离值较大,表明稳频激光器存在较大漂移,需进行标定校准。

2020 Vol. 40 (6): 652-654 [摘要] ( 22 ) [PDF 1475KB] ( 90 )
655 CG-5型重力仪漂移特性与分时段平差处理
梁 霄, 徐如刚, 林承灏, 储 飞, 肖伟鹏, 王 飞

详细分析了4台CG-5型重力仪的静、动态漂移特性,结果发现,单次的静态测试结果中,CG-5型重力仪静态漂移呈很好的线性上升趋势,但划分不同时间尺度,每个时间段的仪器漂移率仍存在一定差异。同时,静态漂移率也存在长期变化的特征,不同测期CG-5型重力仪的漂移率差异较大:刚出厂时,CG-5型重力仪的漂移率变化幅度较大;随着时间变化,幅度逐渐减小,最终在一定区间内震荡。4台仪器的动态漂移率与仪器空间变化关系不密切,但仪器间的漂移特性在静态漂移率的长期变化、上下山的动态实验和单个测期各测线的动态漂移率变化中都表现出较为一致的变化趋势。基于以上认识,采用分时段平差的方法对观测数据进行分段漂移改正,改正后各台仪器和总体的联测精度指标均有所提高。

2020 Vol. 40 (6): 655-660 [摘要] ( 20 ) [PDF 5448KB] ( 123 )
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