大地测量与地球动力学
 
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2010年 30卷 5期
刊出日期：2010-12-08
观测技术 地壳形变与地震 观测技术
   
地壳形变与地震
1 三峡水库库首区地壳深部构造环境与地震成因研究
李强;赵旭;蔡晋安;刘瑞丰;赵翠萍
利用地震P波层析成像结果和三峡水库蓄水前的地震，研究三峡坝址及邻近区域的地壳深部构造环境与地震关系，探讨地震成因。结论如下：三峡地区蓄水前地震与地壳深部构造环境密切相关，地震基本发生在地壳深部高速异常构造与低速异常构造接壤处形成的速度梯度带上或附近，
这表明，速度梯度带是地壳深部构造运动最活跃的地方，具有隐伏断裂的特征。三峡地区在现今区域构造应力场作用下，以及受上地幔部分熔融物质变形、膨胀、垂直向上的扰动场与伸张应力和热应力作用，导致地壳中断裂和隐伏断裂活动或产生新破裂，发生地震。
2010 Vol. 30 (5): 1-7 [摘要] ( 2377 ) [PDF 1856KB] ( 2390 )
8 天津地区的水平应变场特征
郭良迁;薄万举;胡新康
根据1995—1999年、1999—2004年和2004—2009年天津地区GPS站点观测资料，分不同地块计算了主应变率和断裂带的差异应变率。在此基础上研究了天津地区应变场和断层应变。结果显示，天津地区整体由主应变方向揭示的主压应力方向，前两个时段为北西向，后一个时段为北东东向；次级小块体的主压应力方向变化较大；块体边界断裂有的成为应变梯度带，有的不明显；断裂带的差异应变率在不同时段，差别显著；地震活动与高应变带、应变梯度带、断裂带的差异应变率较大的地段有一定的关系。
2010 Vol. 30 (5): 8-14 [摘要] ( 1772 ) [PDF 1866KB] ( 2235 )
15 大华北地震动态重力监测网分形特征研究
李辉;徐如刚;申重阳;郝洪涛;孙少安;周新;
从分形几何学角度研究优化后的大华北地震动态重力监测网的分形特征，给出优化后监测网的分维数D1= 1.612、最佳化网格间距r=44 km。对优化后大华北地震动态重力监测网的监测能力的分析结果表明：测网的最佳化网格间距与Ms5.0地震诱发的重力场变化区域的特征异常区半径基本相当；测网对Ms5.0以上地震具有较好的监测能力。
2010 Vol. 30 (5): 15-18 [摘要] ( 1799 ) [PDF 757KB] ( 2839 )
19 震前电离层TEC异常扰动统计分析
祝芙英;吴云;周义炎;林剑;
利用IGS提供的电离层TEC资料，采用滑动平均方法，对2007年以来全球Ms7.0以上地震进行震前电离层TEC异常扰动研究。统计结果显示：94%的地震的孕震区上空出现了明显的电离层TEC异常扰动，扰动有正有负，而且负的异常扰动多发生在震前一周内，正扰动与时间没有明显的函数关系。
2010 Vol. 30 (5): 19-23 [摘要] ( 1684 ) [PDF 805KB] ( 2679 )
24 玉树Ms7.1地震前电离层VTEC异常
熊晶;周义炎;吴云;
利用中国地壳运动观测网络的GNSS连续观测站资料，解算了2010年4月14日玉树Ms7.1地震后，震中附近4个GNSS观测站（LHAS、LUZH、DLHA、WUSH）上空的TEC时间序列数据及中国区TEC二维分布的时间序列数据。从TEC时间序列图来看，其中LHAS、LUZH、WUSH站在4月1日当地时的下午TEC出现了正扰动；LHAS、LUZH和DLHA站在4月5日当地时的午夜TEC出现了正扰动；TEC的扰动自东向西漂移，其中5日的扰动区域相对较大，几乎横跨整个中国区域上空。
2010 Vol. 30 (5): 24-27 [摘要] ( 1645 ) [PDF 1033KB] ( 2968 )
28 用多种数据及粒子群算法反演河西地区主要断层运动
刘杰;张永志;王宏宇;山锋
利用河西地区2001—2004年的GPS数据和水准数据及2003—2004年的重力数据，结合带惯性权重的粒子群算法与位错理论模型，给出3种数据的附有相对权比的联合反演断层滑动速率的模型。对该地区的主要断层三维滑动速率进行的联合反演计算结果表明：河西地区的主要断层均以逆冲为主，具有挤压趋势，其中阿尔金断裂、祁连山断裂、皇城塔尔庄断裂以及龙首山断裂北部活动较强烈，且这些活动断层与地震孕育和发生可能相关。
2010 Vol. 30 (5): 28-31 [摘要] ( 1724 ) [PDF 681KB] ( 2749 )
32 天津地区地壳垂向形变(GPS)与文安地震
周海涛;郭良迁;薄万举;胡新康
利用天津地区GPS局域网的观测资料，研究了天津地区地壳垂向形变及其与文安Ms5.1地震的关系。结果表明，在文安地震前，天津地区地壳上升从N向S扩展，到地震期间，全区以上升变化占主导，震后地壳下降由S向N发展。站点的时序变化曲线表明，天津南部的站点在文安地震前后出现了明显的异常，一般出现于震前数月至1 年，震后恢复。
2010 Vol. 30 (5): 32-37 [摘要] ( 1722 ) [PDF 2271KB] ( 3069 )
38 卫星重力测量与全球物质平衡问题研究
郝晓光;方剑;刘根友;胡小刚;刘成恕
介绍卫星重力场在固体地球科学中的应用前景，讨论“地球正常密度假说”和“板块运动重力学机制”在“全球物质平衡问题”研究中可能发挥的作用。
2010 Vol. 30 (5): 38-41 [摘要] ( 1789 ) [PDF 379KB] ( 3648 )
42 中国分量钻孔地应力-应变观测发展重要事件回顾
邱泽华
中国的钻孔应力相对观测是在李四光的倡导下开始的，目的是探索地震预报的途径。早期的钻孔应力观测（电感法）试图直接观测应力变化，在与弹性力学理论的结合上存在矛盾，即理论上需要观测的是位移，实际上用的压磁传感器是观测力的。1977年,在理论和实践方面发生的变革，为后来四分量应变观测的进一步发展奠定了基础。在人们努力协调传感器与观测原理的矛盾的过程中，应力仪和应变仪的概念发生了混淆。地应力不能测量的观点是没有根据的。
2010 Vol. 30 (5): 42-47 [摘要] ( 1714 ) [PDF 579KB] ( 2841 )
48 顾及地壳密度模型的Airy-Heiskanen均衡重力异常的计算
胡敏章;李建成
分析了地表沉积层、地壳内部密度异常和Moho面起伏对重力异常的影响，提出采用CRUST2.0提供的地壳密度来取代传统的重力归算中的地壳和地幔密度常数，采用AiryHeiskanen均衡模型进行均衡重力异常的计算，讨论引入CRUST2.0带来的影响。
2010 Vol. 30 (5): 48-52 [摘要] ( 1645 ) [PDF 1361KB] ( 2561 )
53 DInSAR技术监测青藏高原冻土形变的试验研究
胡波;汪汉胜;贾路路;王平;胡俊;樊文静
以青藏铁路拉萨段为试验区，利用DInSAR技术和Palsar数据监测得到了该地区的冻土形变，对形变图的分析表明，其形变非常吻合冻土冻胀融沉的物理变化规律，说明DInSAR技术适合在青藏高原大范围内监测冻土形变。
2010 Vol. 30 (5): 53-56 [摘要] ( 2089 ) [PDF 1531KB] ( 2494 )
理论方法研究
57 地形变旋转张量探讨
刘序俨;黄声明;林岩钊
在分析地形变组成的基础上，指出旋转与应变张量矩阵同出而异名，两者皆为位移梯度矩阵的不同组合。旋转张量矩阵为位移梯度矩阵与其转置矩阵之差的1/2，为一反对称矩阵，由于该矩阵的对角线元素为零，旋转张量矩阵已退化为一向量，该向量的方向与模表征了地壳的刚体旋转角位移。给出了位移梯度矩阵、旋转与应变张量矩阵的普适表达式，而旋转张量矩阵的诸元素皆为位移分量偏导数的减组合，要想根据旋转张量矩阵计算旋转角位移，必须首先求得位移分量的坐标函数式，且计算得到的旋转角位移又不是一直接观测量，为了克服求取位移分量坐标拟合式的困难，又能对地表旋转成分进行直接观测，提出了一种简单且行之有效的观测与计算方法。
2010 Vol. 30 (5): 57-63 [摘要] ( 1694 ) [PDF 508KB] ( 2494 )
64 大气质量负荷对GPS基准站的影响
田云锋;
分析大气质量负荷对中国地壳运动观测网络GPS基准站的影响,对所有历史数据进行了重新分析，比较了全球框架、区域框架以及经过ATML改正的区域框架下3种解中白噪声和闪烁噪声的大小、周期项和速率估计等的差别，并分析了ATML与公共噪声的关系。结果表明对于区域框架来说，加入ATML改正能够带来一定的改进，如:水平分量白噪声和垂向分量闪烁噪声减小，垂向周年运动振幅降低等，但对台站运动速率的估计影响较小。
2010 Vol. 30 (5): 64-67 [摘要] ( 1698 ) [PDF 1027KB] ( 3384 )
68 利用GPS阵列观测数据提取地震波信息的波束聚焦法
陆亚英;伍吉仓;孟国杰;胡丛玮
介绍一种利用GPS阵列高频观测数据提取地震面波信息的波束聚焦法。通过在GPS坐标序列的垂直分量中加入模拟的瑞利波信号，得到GPS阵列观测站模拟地震波记录，分析了波束聚焦法在不同信噪比下提取地震波信号的能力。结果表明，当信噪比为1.5时，不能获得正确的慢度估值;当信噪比为3时,提取的慢度估值接近理论值。
2010 Vol. 30 (5): 68-72 [摘要] ( 1667 ) [PDF 837KB] ( 3124 )
73 基于小波分析的GEO卫星异常识别研究
刘雁雨;常志巧;何峰;郭睿
当卫星轨道异常发生时，用动力学方法所确定的卫星轨道与卫星实际轨道偏差较大，如不能及时发现将会严重影响用户的导航定位精度。在几何法定轨的基础上提出了基于小波分析的GEO卫星异常识别方法，设计了固定分组法和移动开窗法两种方案，并结合COMPASS卫星机动期间几何法定轨结果进行了分析。研究结果表明：两种方案均能准确判断卫星发生异常的时间，判定精度均优于5 s。
2010 Vol. 30 (5): 73-76 [摘要] ( 1905 ) [PDF 669KB] ( 2522 )
77 EMD-Wavelet降噪模型在动态变形数据处理中的应用
赵玉玲;张兆江;姚习康;刘海新
针对由于多路径等因素的影响，采用GPS进行动态监测数据精度不能满足变形分析需要的问题，结合小波和经验模态分解（EMD）数据降噪方法，提出一种新的动态变形数据降噪模型EMDWavelet模型。将该模型用于动态坐标序列的降噪处理，通过小波方法对EMD分解的模态分量进行降噪，EMD对降噪后的模态函数进行重构，得到去噪后的坐标序列。与Wavelet、Kalman滤波、Kalman平滑和EMD相比较，EMDWavelet模型可以得到相对较高的信噪比和最小的均方根差、归一化绝对误差和偏差，表明EMDWavelet模型在GPS动态变形监测数据处理中相对较优。
2010 Vol. 30 (5): 77-80 [摘要] ( 2083 ) [PDF 1079KB] ( 2809 )
81 基于TEQC的GNSS数据质量分析及预处理软件的设计与实现
余文坤;戴吾蛟;杨哲
TEQC是基于DOS系统的，操作不便。此外，TEQC没有实现质量分析结果的可视化和统计报表等功能，在数据预处理方面也只有简单的数据编辑功能，无法根据数据质量检核的结果进行深入的处理。为此，运用Visual Basic.NET对TEQC进行Windows可视化界面封装，并扩充了数据质量检核结果的可视化、统计报表以及高质量数据筛选预处理等功能。
2010 Vol. 30 (5): 81-85 [摘要] ( 2581 ) [PDF 1091KB] ( 4254 )
86 基于方差分析周期叠加外推法的电离层TEC短期预报研究
巩岩;党亚民;
将数理统计中的方差分析周期叠加外推法应用于电离层短期预报，并采用IGS提供的电离层TEC数据进行了算法验证。分别利用不同地理位置的30天、40 天和50 天的数据进行分析预报，结果表明拟合精度为0.8 TECU左右；在电离层变化平缓的情况下，预报精度不与数据长度成正比，而与经纬度有关。
2010 Vol. 30 (5): 86-89 [摘要] ( 1728 ) [PDF 755KB] ( 2292 )
90 加权总体最小二乘在三维激光标靶拟合中的应用
陈玮娴;陈义;袁庆;葛旭明
针对平面标靶和球标靶拟合中最小二乘方法和总体最小二乘方法存在的问题，提出了一种加权总体最小二乘的拟合方法，根据点云激光反射强度以及对系数阵A列向量部分修正引入权阵P、PX、P0，建立较LS方法和TLS方法更加合理的模型，并给出相应的迭代算法。经实例计算证明加权总体最小二乘方法更加合理，可以获得更高精度的参数解。
2010 Vol. 30 (5): 90-96 [摘要] ( 1871 ) [PDF 1105KB] ( 3386 )
97 圆形隧道断面检测数据拟合新方法
谷川;秦世伟
针对圆形隧道断面检测数据拟合算法存在的不足，提出一种新的数据拟合算法。该算法首先对所有的观测点进行平面拟合，而后将所有的观测点进行球壳拟合，该球壳的球心必须位于拟合的平面内，并且在拟合的流程中加入粗差检验。该方法避免了坐标投影、坐标转换、迭代计算等复杂操作，可以直接得到空间圆的圆心、半径等参数。该模型可靠，拟合精度高，实现简便，节省计算资源，是一种良好的圆形隧道断面拟合算法。
2010 Vol. 30 (5): 97-101 [摘要] ( 1784 ) [PDF 591KB] ( 2485 )
102 逆向工程椭圆柱构件的拟合计算
雷婉南;赵鹏飞;
提出一种基于逆向工程原理的拟合椭圆柱构件的方法：使用电子全站仪采集椭圆柱形工业构件表面的离散点坐标，通过拟合椭圆柱底面获取法向量，从而进行坐标转换，将空间任意位置的椭圆柱转换为标准形式，将椭圆柱的拟合问题转换为椭圆的拟合问题。并用工程实例证明了该方法的可行性。
2010 Vol. 30 (5): 102-105 [摘要] ( 1792 ) [PDF 509KB] ( 2794 )
106 水平运动场滤波试验与应变计算
杨博;张风霜;占伟;韩月萍
GNSS观测资料为揭示地壳形变提供了必要依据，但由于噪声的存在使得地壳形变信息难以恰当地被利用或获取。从连续变化的角度出发，提出利用多核函数进行滤波与解析。该方法有如下特点：1）可实现对水平运动场进行不同层次的滤波与信息分离；2）可获得水平运动场的数学解析；3）可便利地计算连续应变场的各类应变参量。利用华北地区GNSS结果，给出利用该方法进行滤波与应变计算的实际算例。
2010 Vol. 30 (5): 106-112 [摘要] ( 1719 ) [PDF 1664KB] ( 3022 )
113 广域实时精密定位系统的反向完好性监测设计
冯炜;李建伟;王留朋;吴星
阐述广域实时精密定位系统完好性监测系统的设计原理，利用两路数据设计了一种的完好性反向监测方案。方案可以在不减少数据源参考站的情况下拥有充足的完好性监测站，从而使系统在保证差分产品精度的同时获得更大的完好性监测区域。同时对完好性监测的关键技术进行了阐述，说明了差分产品监测、定位外符合监测、内符合精度估计、卫星钟状态等完好性监测的内容及方法。
2010 Vol. 30 (5): 113-115 [摘要] ( 1961 ) [PDF 407KB] ( 2698 )
116 Contourlet域InSAR干涉图滤波方法研究
祝传广;范洪冬;邓喀中;薛继群
研究了基于Contourlet变换的阈值、循环平移干涉图滤波新方法，并与Goldstein、小波软阈值滤波方法在残差点数目、相干系数均值等方面进行了对比分析。实验表明，新算法对干涉图噪声有很强的抑制能力，较好地保持了干涉条纹的细节，减少了残差点，处理效果好于传统的小波软阈值滤波方法，在某些情况下可与Goldstein滤波效果相比。
2010 Vol. 30 (5): 116-120 [摘要] ( 1708 ) [PDF 1544KB] ( 3113 )
121 造船精度控制系统中用移站测量获取点位信息的一种方法
潘国荣;张鹏;孔宁
船舶建造过程中，为保证船体结构装配工作的顺利进行，通常需要进行装配定位。讨论了一种通过移站测量获取不可见面上点位信息的方法，从而实现对大的构件和分段的正确定位，保证装配质量。同时，利用Matlab GUI编制了移站测量坐标计算程序，使得不可见点坐标的获取更加快捷，有利于实际工程应用。
2010 Vol. 30 (5): 121-124 [摘要] ( 1583 ) [PDF 408KB] ( 3061 )
125 基于灰色预测的空间多点残差修正模型研究
李晓蕾;刘睿;田永瑞;谢炳科
在分析灰色单点预测模型不足的基础之上，综合考虑变形点之间的空间相关性，提出将残差修正应用于空间多点模型，引入空间多点残差修正模型。对黄河小浪底水利枢纽工程B断面沉降监测结果的分析表明，该模型整体模拟与预测相对误差绝对值之和（5个周期）为122%，优于空间多点模型的179%与GM(1,1)模型的284%。同时，短周期数据模拟（5个周期内）相对误差能够控制在20%以内，具有最好的数据拟合精度。
2010 Vol. 30 (5): 125-128 [摘要] ( 2327 ) [PDF 695KB] ( 2770 )
129 基于累积误差极小值的SINS初始对准
吴富梅;杨元喜
为了在较短的时间内获得较高的SINS初始对准精度，提出一种基于累积误差极小值的初始对准方法。首先给出SINS力学编排过程；然后在此基础上导出SINS导航误差传播公式；基于速度误差和位置误差公式推导出累积误差与初始对准误差的关系，给出基于载体最后静止时刻累积误差极小值的确定初始姿态角（航向角）公式。最后用两组实测数据对这种新算法进行验证。结果表明当载体初始对准时间较长时，Kalman滤波精对准和基于累积误差极小值的初始对准方法都可以获得较高精度的对准角；当载体初始对准时间较短时，Kalman滤波精对准精度较低，而基于累积误差极小值的初始对准方法仍可以获得较高精度的对准角。
2010 Vol. 30 (5): 129-134 [摘要] ( 1810 ) [PDF 1057KB] ( 2947 )
135 不同观测环境中基于TEQC的GNSS数据质量分析
杨哲;戴吾蛟;余文坤;廖建平
为进一步了解多路径效应、衍射误差、电磁波信号干扰对GNSS信号的影响，利用TEQC软件对7种典型观测环境的实测数据进行了质量分析，结果表明：1）树林环境下能够接收到GNSS信号，但周跳、衍射误差及多路径效应最严重，数据质量差；2）无线通讯基站与雷达站附近的电磁波对GNSS信号有一定的干扰，而高压线形成的磁场对GNSS信号干扰影响很小；3）现代测地型天线可有效抑制位于天线水平以下水面的反射信号,但对来自玻璃幕墙的反射信号无抗干扰能力。
2010 Vol. 30 (5): 135-139 [摘要] ( 1770 ) [PDF 1876KB] ( 3422 )
140 方向差交会中水平位移可靠算法研究
陈德标
针对当前方向差交会法数据处理中存在的问题，通过合理定义方向差的正负号，导出水平位移最大值可靠算法。基于“验算”思路，推导了符号系数K的实用判别式和最大位移方向可靠算法，避免了异常区域计算错误。最后模拟算例验证了算法的可靠性和正确性。
2010 Vol. 30 (5): 140-143 [摘要] ( 1570 ) [PDF 470KB] ( 3013 )
144 抗差自适应无味粒子滤波
秦臻;高井祥;王坚
针对系统观测值含有粗差或者存在状态异常的情况，基于无味粒子滤波算法(UPF)和抗差自适应滤波原理，提出了一种新的抗差自适应无味粒子滤波算法(ARUPF)。该方法采用方差膨胀模型抑制观测粗差的影响；利用自适应UKF算法来实时调整状态参数预报值的协方差，控制状态异常的影响。算例分析表明，新方法能够有效地控制观测粗差与状态异常，提高了滤波精度。
2010 Vol. 30 (5): 144-148 [摘要] ( 1848 ) [PDF 655KB] ( 2703 )
观测技术
149 井下全方位潮汐观测技术研究
李家明;姚植桂;温兴卫;彭宏伟
井下重力与倾斜全方位观测系统的试验结果表明，其测量分辨力为：重力 0.1×10-8ms-2，倾斜0.000 2″，达到了设计指标要求,能够满足固体潮观测研究和地震监测等的需要。
2010 Vol. 30 (5): 149-152 [摘要] ( 1600 ) [PDF 832KB] ( 2963 )
153 SS-Y伸缩仪新型标定装置的研制
杨江;徐春阳;吴涛;周云耀;杜为民
介绍一种伸缩仪新型标定装置，该标定装置具有结构简单、重复精度好、位移常数恒定等特性，并只通过更改数采软件就能与现有伸缩仪系统的无缝结合。
2010 Vol. 30 (5): 153-155 [摘要] ( 1754 ) [PDF 514KB] ( 2804 )
156 地下流体综合观测集成技术研究
刘爱春;周振安;刘耀炜;李阔
将地下流体学科中的水温、水位、气温、气压、雨量5种物理量观测技术进行系统集成，形成一套综合观测系统，探索地震前兆综合观测的集成技术
2010 Vol. 30 (5): 156-159 [摘要] ( 1636 ) [PDF 631KB] ( 2754 )
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