大地测量与地球动力学
 
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2019年 39卷 11期
刊出日期:2019-11-15

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
1101 环渤海区域及邻区现今地壳构造运动形变特征分析
赵旭坤; 张 俊;雷前坤;范成成

将环渤海区域划分为5个次级块体,利用整体旋转与线性应变模型分析2009~2014年中国大陆构造环境监测网络的GPS对地观测速度场数据,得到相对于欧亚板块0.5°×0.5°的水平运动速度场和应变场。分析形变速度场和应变场的空间变化发现,环渤海区域整体上呈现0.25×10-9/a的NW-SE 111.3°的双向趋势性扩张运动,太行块体、山西块体分别呈NW-SE 116.3°、NW-SE 130°的微弱扩张运动,胶辽块体、冀鲁块体和阴山-燕山块体分别存在NW-SE 144.3°、NE-SW 39.5°和NW-SE 155.6°的微弱压缩运动,其中太行块体的扩张运动量级相对于其他次级块体较大。尽管环渤海区域内部各次级块体的形变在空间上存在以上差异,但整体上环渤海区域主压应变轴方向基本为NEE-SWW,主张应变轴方向为NNW-SSE,且主压应变轴走向为NE 47.70°~89.74°,与利用地球物理方法得到的主压应变轴优势方向大体一致,表明环渤海区域现今地壳运动相对稳定。

2019 Vol. 39 (11): 1101-1105 [摘要] ( 22 ) [PDF 8338KB] ( 84 )
1106 利用InSAR数据约束反演2017年MW6.3精河地震同震破裂模型
施贺青;张占彪;陈云锅;何 平;原绍文

利用Sentinel-1降轨卫星数据,研究2017-08-09新疆精河MW6.3地震的同震形变与断层滑动破裂。考虑轨道和大气误差的影响,基于模型改正后的精细同震干涉图显示,视线向最大地表位移约为7 cm,未发现有地表破裂。此外,基于弹性半空间位错模型,采用两步法策略分别反演地震的均匀断层几何参数和同震滑动分布,结果显示,精河地震发震断层以逆冲运动为主,主破裂区位于8~17 km深度,最大滑移量为0.6 m,表明该地震是一次由逆冲型隐伏断层产生的单次破裂事件。InSAR结果给出的地震释放矩能量为2.91×1018 Nm,相当于矩震级MW6.25,与USGS、CENC等机构给出的震级一致。

2019 Vol. 39 (11): 1106-1111 [摘要] ( 15 ) [PDF 11045KB] ( 70 )
1112 函数模型与随机模型双约束的GPS-InSAR数据融合方法建立三维形变场
马艳鸽;赵丽华;张盼盼;吕佳凝
针对InSAR技术研究地表三维形变时监测信息不足的问题,以GPS监测信息为先验信息,建立附有随机模型约束的地表三维形变模型。考虑到SAR卫星极轨方式运行导致LOS向观测量对南北向形变不敏感的问题,以GPS南北向形变观测值作为强约束,构建三维形变解算的函数约束条件。模拟数据与西安地区实测数据的计算结果表明,基于随机模型与函数模型共同约束的地表三维形变参数最小二乘解的精度优于仅有函数模型约束或仅有随机模型约束及无任何约束的参数解精度。
2019 Vol. 39 (11): 1112-1117 [摘要] ( 26 ) [PDF 7258KB] ( 82 )
地球物理解释
1118 湖北秭归4.5级和4.1级地震前的流动重力变化
刘少明;郝洪涛;胡敏章

处理分析2016~2018年三峡流动重力测网资料,获得2016-03~2018-09共11幅差分和累积重力场变化图像,并结合2018-10-11发生在湖北秭归的4.5级和4.1级地震,分析震前重力场变化特征。结果表明:1)2017年以来,震中区重力场变化经历了从先减小后增大到震前趋缓的过程。2)2 a累积重力场变化显示,新华-龙王冲和高桥断裂带两端重力场变化差异增大,可能与本次地震的孕育有关。3)只要测网网格距合理、数据处理得当,区域流动重力测网对4.0级小震前的重力场变化具有潜在的监测能力。

2019 Vol. 39 (11): 1118-1121 [摘要] ( 16 ) [PDF 9468KB] ( 81 )
1122 日本地震活动与潮汐相关性统计研究
张 涵;解朝娣;闫如玉;李 祥;刘本玉;于海英

选取日本及邻区作为研究区域,对其进行子区域的划分。基于日月引起的起潮力,通过Schuster检验计算出每个子区域的p值,在此基础上对满足p<5%的子区域建立Schuster谱,判断该地区的地震活动率是否存在周期性变化,进而对日本的地震活动与潮汐应力的相关性进行研究。结果显示,在划分的75个子区域中,有22个子区域满足p<5%,且其中2个子区域的Schuster谱显示出明显的0.5 d潮周期,说明这些地区的地震活动在一定程度上受到潮汐触发作用的影响。

2019 Vol. 39 (11): 1122-1126 [摘要] ( 16 ) [PDF 2228KB] ( 76 )
1127 拟合法改正南极泄露误差最佳外扩边界的确定及其应用
邱春洪;范东明;谷延超;赵鸿彬;宿春鹏;尹 恒

以GRACE CSR Mascon为模拟数据,讨论边界外扩及外扩范围内海洋信号对拟合法改正南极泄露误差的影响。实验表明,仅考虑南极信号泄露时,拟合边界至少为南极海岸线外扩300 km;当考虑外扩范围内的海洋信号对南极质量变化及其空间分布的影响时,最佳拟合边界为海岸线外扩100 km。采用最佳外扩边界线利用拟合法估算的CSR RL05时变重力场模型的南极质量变化速率为-178.61 Gt/a,其质量变化空间分布与Mascon模型一致性较好。

2019 Vol. 39 (11): 1127-1131 [摘要] ( 12 ) [PDF 6743KB] ( 63 )
1132 捷联式海洋重力数据的小波阈值滤波
韦建成;肖 云;王 利;孟 宁;邹嘉盛

基于捷联式海洋重力测量数据,对比不同小波、阈值及施加方式对滤波效果的影响。结果表明,db6、db7、db8、db9、db10、sym6、sym7、sym8、sym9、sym10、coif3、coif4和coif5小波较适用于海洋重力测量,小波分解层次可取至8层或9层,采用史坦无偏风险阈值滤波效果较好;小波分解至第8、9层时,阈值滤波结果与截止频率为0.005 Hz和0.003 3 Hz的Butterworth低通滤波器的滤波结果吻合较好,但小波阈值滤波结果更加平滑,两者差值的RMSE在0.25 mGal以内,且小波阈值滤波更容易分解出噪声成分,可以更有效地消除重力畸变。

2019 Vol. 39 (11): 1132-1136 [摘要] ( 14 ) [PDF 8257KB] ( 61 )
现代大地测量
1137 基于傅里叶级数的中国沿海地区Tm模型精化研究
刘立龙;万庆同;周 威;黄良珂;黎峻宇

本文采用中国沿海地区13个探空站2010~2014年实测地表温度Ts与平均温度Tm数据,利用傅里叶级数分析法精化中国沿海地区Tm模型,并将2015年探空站实测Tm数据与精化模型进行对比检验。结果表明,精化模型在Tm探测方面具有更高的计算精度,其计算大气可降水量的误差概率分布趋近于正态分布,具有较强的稳定性。

2019 Vol. 39 (11): 1137-1141 [摘要] ( 17 ) [PDF 3961KB] ( 52 )
1142
基于ECMWF再分析地表资料计算中国区域ZTD的精度分析
闫小霞;李 薇;张宝成;张红星

利用ECMWF再分析地表资料,结合GPT2w模型提供的水汽递减率和温度递减率计算中国区域对流层延迟值的精度。首先,以中国地区75个探空站2015年地表实测气象参数为参考值,利用ECMWF地表资料得到的气象参数(PTe)的精度分别为1.76 hPa、1.96 K、1.98 hPa。然后,以相同测站2010~2015年探空站分层数据算得的ZTD为参考值,对ECMWF地表资料计算的ZTD的精度进行分析,并与利用探空仪地面观测数据为输入参数计算的ZTD的精度进行对比。结果显示,利用ECMWF地表资料计算的ZTD的平均bias为0.07 cm,平均RMS为3.72 cm,在低纬度地区优于利用探空仪地面观测数据为输入参数计算的ZTD的结果。以陆态网237个GNSS测站2015年的ZTD作为参考值,比对利用ECMWF地表资料计算的ZTD的精度,结果为3.41 cm。由此可知,ECMWF地面资料计算的ZTD的精度能满足普通用户对流层延迟的计算需求,可用于缺少气象参数的测站进行对流层延迟值的计算及其他相关应用。

2019 Vol. 39 (11): 1142-1147 [摘要] ( 35 ) [PDF 6481KB] ( 78 )
1148 融合GNSS气象参数的BP神经网络雾霾预测研究
周永江;姚宜斌;颜 笑;赵存洁

结合IGS中心获取的BJFS站气象参数(气温(T)、气压(P)、大气可降水量(PWV))及同期PM2.5数据,建立一种融合时序网络和回归网络的雾霾预测模型,对PM2.5浓度进行预测。研究表明,引入GNSS气象参数的融合网络模型较单一网络模型适应性强、准确度高,在一定精度范围内可准确预测PM2.5的变化,时效性达3 h。本文结论验证了卫星导航技术应用于雾霾天气监测及预报的可行性。

2019 Vol. 39 (11): 1148-1152 [摘要] ( 34 ) [PDF 5277KB] ( 73 )
1153 基于CMONOC GPS数据的SSA电离层预测模型研究
史坤朋;郭金运;张永明;狄文强

利用基于CMONOC的GPS观测数据反演中国大陆区域高精度的RIM,并将奇异谱分析(SSA)方法应用于TEC预报,判断不同序列长度对预测结果的影响,并根据w-correlation选取合适的RC迭代阶数和窗口长度。结果发现,当TEC时间序列长度为27 d,窗口长度为序列长度的1/3、迭代SSA分解的前5项时,预测效果最好。提取RIM中心网格点的TEC数据,分别以年积日1~27、101~127、201~227、301~327等4个时段的TEC序列为原始数据,基于SSA进行7 d的预测,同时建立ARMA预测模型。结果显示,相较于ARMA预测,SSA方法总体预测精度提高约10%,预测时段更长。进一步对4个时段RIM中2 911个网格点处的TEC进行预测,发现RMSE随着纬度减小而增大,预测相对精度呈现中纬度比高、低纬度略高的特点,但无论哪种精度指标,SSA预测模型均优于ARMA预测模型。

2019 Vol. 39 (11): 1153-1158 [摘要] ( 11 ) [PDF 8312KB] ( 77 )
1159 大气负荷变化对CORS位置影响分析与其移除研究
王海涛;聂建亮;田 婕;王 伟;郭鑫伟;靳鑫洋;邰 贺;成夏葳

利用全球大气模型和CORS位置时间序列数据,基于负荷形变理论,采用球谐系数法计算大气负荷变化对CORS位置地壳形变的影响。结果显示,对研究区CORS位置垂直方向影响为-15.9~13.2 mm,水平形变影响为0~2.7 mm。根据移除大气负荷对CORS影响前后序列的RMS值变化可知,移除大气负荷影响对CORS时间序列水平方向改善较小,垂直方向改善明显;根据最小二乘方法计算研究区大气负荷变化对地壳垂直方向的形变导纳值(回归系数)为-0.7~-0.43 mm/hPa。本文研究方法和成果对分离修正CORS中大气负荷影响具有借鉴意义。

2019 Vol. 39 (11): 1159-1164 [摘要] ( 10 ) [PDF 7033KB] ( 61 )
1165 北斗三号组网卫星数据质量分析及单系统定轨精度初步评估
曾 添;贾小林;隋立芬;肖国锐;田翌君;吕志鹏

选取2018-01-23起10 d内16个iGMAS测站观测数据,对北斗三号卫星的观测数据质量及BDS单系统精密定轨精度进行评估。初步结果表明,老信号B1I、B3I北斗三号卫星的信噪比略强于二号卫星,噪声与多路径基本相当,均在0.1 m量级,新卫星不存在星内多路径偏差。新信号B1C/L1/E1频点GPS信噪比最强,Galileo和BDS卫星相当,B2a/L5/E5a和B2b/E5b各系统基本相当;噪声及多路径方面,B1C/L1/E1频点GPS优于BDS、Galileo卫星0.1 m量级,B2a/L5/E5a和B2b/E5b各系统基本相当,均在0.1 m量级,新信号中北斗三号卫星星内多路径偏差基本消失。单系统精密定轨试验中,分别进行有/无GEO卫星策略、太阳光压模型ECOM 五/九参数策略的比较,并使用卫星激光测距数据进行独立检核。初步结果表明,有GEO卫星、ECOM五参数光压模型的定轨精度最好,C19号卫星7个重叠弧段的平均定轨精度在沿迹向、法向、径向的精度分别为32 cm、16 cm、8 cm,与试验卫星的定轨精度基本相当。

2019 Vol. 39 (11): 1165-1170 [摘要] ( 11 ) [PDF 7570KB] ( 57 )
1171 基于PPP的iGMAS综合产品应用测试
焦国强;宋淑丽

基于iGMAS产品综合与服务中心(ISC)发布的ISC产品及德国波茨坦地学研究中心(GFZ)发布的GBM产品和GBM钟差重采样后的GBM-300 s产品对MGEX测站进行多系统的精密单点定位(PPP)测试,对2018-01-01~01-15全球15个MGEX测站的定位精度、收敛速度、ZTD求解精度和测站钟差求解精度进行分析。结果表明,在北斗PPP方面,使用ISC产品的3D定位精度和收敛速度优于GBM产品0.89 mm和 24 min,ZTD解算精度和测站钟差求解精度优于GBM产品0.3 mm和0.02 ns;在GPS、GLONASS、Galileo单系统PPP和四系统组合PPP方面,使用ISC产品的ZTD求解精度和测站钟差求解精度同GBM产品互差小于1.5 mm和0.05 ns,两者性能一致,没有明显差别,但使用ISC产品的PPP定位精度在高程方向低于GBM产品2~3 mm,收敛速度慢于GBM产品5~20 min。通过分析iGMAS产品的精度和服务的可靠性,为现阶段iGMAS产品性能的进一步提升给出建议。

2019 Vol. 39 (11): 1171-1177 [摘要] ( 19 ) [PDF 4852KB] ( 72 )
1178 基于GCRS-ITRS变换的星下点求解研究
任乐亮;鲜 勇;郭禹岐;张大巧;常 燕

借鉴数值分析的思想,在大地椭球模型的基础上采用IERS2010规范,结合成熟的基本天文标准(SOFA)程序库,在C++环境下设计一种基于GCRS-ITRS变换关系的星下点计算方法,以满足其实时性及精确度的要求。

2019 Vol. 39 (11): 1178-1181 [摘要] ( 25 ) [PDF 2146KB] ( 91 )
1182 基于实四元数的大旋转角三维坐标转换的改进谱修正迭代解法
蒋 攀;游 为

提出一种基于单位实四元数的大旋转角三维坐标转换病态问题的新方法,该方法用单位实四元数构造旋转矩阵,可避免复杂的三角函数求导,易于线性化,系数矩阵更为简洁;考虑到模型法方程矩阵的病态性,引入岭参数和泛函矩阵,从而降低了方程病态性带来的不利影响,使方程求解达到稳定,同时方程迭代求解时解的估计值接近真值的程度较谱修正迭代法高。利用模拟及实测数据对算法进行验证,结果表明,该算法具有收敛速度快、不依赖转换参数初值、全局收敛、解为无偏、便于程序实现等优点,可为通用坐标转换提供一种新途径。

2019 Vol. 39 (11): 1182-1187 [摘要] ( 18 ) [PDF 1501KB] ( 80 )
1188 MEMS陀螺仪随机误差KF补偿方法的普适性验证
孙 伟;宋如意;王宇航;吴增林

针对MEMS陀螺仪随机误差成为影响系统导航精度的主要因素及建模存在的普适性等问题,提出一种3次卡尔曼迭代估计的误差补偿方法。采用Allan方差对MEMS陀螺仪随机误差参数进行辨识,同时结合MEMS陀螺仪输出数据自相关与偏相关函数具备的拖尾性,设计基于时间序列ARMA的MEMS陀螺仪误差卡尔曼滤波模型。采用同型号6只MEMS陀螺仪惯性测量单元搭建测试环境,并开展导航验证实验,结果表明,经过滤波处理后的MEMS陀螺仪各项误差系数明显降低,且滤波效果随滤波次数的增加而增强。6组MEMS陀螺仪测试设备显现出的误差减弱趋势具有一致性,姿态误差对比结果也进一步验证了该方法的可行性。

2019 Vol. 39 (11): 1188-1193 [摘要] ( 13 ) [PDF 4903KB] ( 62 )
观测技术
1194 水库地震震源深度校核方法研究与应用
杨 磊;李保华;常廷改

采用人工方法对溪洛渡库首区流动台和距离地震震中最近的4~5个台站的原始数据进行重新分析,将获得的地震震源深度与台网目录的震源深度进行对比分析,发现二者存在明显偏差。流动台和距离震中最近的台站确定的震源深度能更合理地解释地震的成因及水库诱发地震的机理,可为其他水电工程研究水库诱发地震成因时运用地震观测数据确定较为可信的地震震源深度方法提供参考。

2019 Vol. 39 (11): 1194-1197 [摘要] ( 18 ) [PDF 6729KB] ( 56 )
1198 安阳南断裂带土壤H2、Rn地球化学特征
王明亮;胡 宁;郭德科;夏修军;王 宇;李 源

为研究安阳南断裂带土壤气体地球化学特征及构造地球化学背景,采用野外流动测量的方法对安阳南断裂带宗村段开展2期土壤H2和Rn的重复观测。结果表明,第1期H2和Rn的浓度范围分别为(0.66~58.56)×10-6 和15~123 kBq/m3,背景值分别为6.87×10-6和52.49 kBq/m3;第2期H2和Rn的浓度范围分别为(0.36~29.73)×10-6和28.2~103 kBq/m3,背景值分别为0.89×10-6和47.49 kBq/m3。2期H2和Rn的测量结果均显示,在距测量起点210~300 m处气体浓度出现高值异常,气体在断裂带附近较为富集,对断层位置有一定的指示作用,利用断层气H2和Rn探测隐伏断裂的浅层位置在该区具有可行性。

2019 Vol. 39 (11): 1198-1201 [摘要] ( 22 ) [PDF 5263KB] ( 63 )
1202
茅山竹矿断层气定点观测场地勘选
戴 波;吴晓峰;张 敏;孟 科

拟在茅山断裂带沿线布设若干个断层气连续观测点,建组断层气观测网。以茅山竹矿地区为例,通过断层气测量的初步结果,结合地质、人工地震、跨断层短水准等多种手段联合分析研究区断层的活动性,从而确定断层气定点观测的点位,为组建断层气观测网的选点提供借鉴和参考。

2019 Vol. 39 (11): 1202-1206 [摘要] ( 16 ) [PDF 16892KB] ( 69 )
1207
基于无人机航拍的武汉天兴洲长江大桥桥索PE外观检测技术
梁亚斌;蔡思佳;冯 谦;王 浩

介绍一种基于无人机航拍的大桥桥索外观检测方法及其在武汉天兴洲长江大桥桥索聚乙烯(PE)保护套外观检测中的应用。根据桥梁结构特点和桥索分布形式设计一整套飞行检测方案,利用多轴旋翼无人机搭载的高清云台相机,批量密集地采集桥索的表观图像,通过图像处理提取有效信息,并依照现有相关规范对桥索的健康状况作出全面综合评价。无人机航拍较传统的人工吊篮或爬索机器人桥索检修技术具有简单高效、可操作性强等优点,能够高效、精准、全面地实现桥梁桥索的外观检测。

2019 Vol. 39 (11): 1207-1210 [摘要] ( 26 ) [PDF 2802KB] ( 80 )
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