大地测量与地球动力学
 
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2019年 39卷 5期
刊出日期:2019-05-15

地震地质 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
441 陕西中南部现今地壳垂直形变研究
崔笃信,郝 明,秦姗兰,王文萍

收集陕西中南部1970年以来的多期精密水准测量数据,用基于GPS垂直运动速率约束的动态平差方法获得区域垂直运动速度场。分析表明,地壳垂直运动总体表现为山地、高原相对隆升,盆地相对下沉。相对于关中盆地,西部秦岭、陇山上升速率为4~5 mm/a,北秦岭造山带为2~3 mm/a,盆地北部的鄂尔多斯南缘为3~4 mm/a;相对于北秦岭,汉中盆地下沉速率为1.0 mm/a左右,安康等北大巴山裂谷下沉速率接近20 mm/a;秦岭北缘断裂垂直滑动速率为1.3~1.8 mm/a,华山山前断裂为2.0~2.8 mm/a,渭河断裂小于1.0 mm/a,渭河盆地北缘断裂为1.0~2.5 mm/a,南部断裂为0.7~1.1 mm/a。

2019 Vol. 39 (5): 441-446 [摘要] ( 1035 ) [PDF 10382KB] ( 1644 )
447 地动噪声RMS值计算方法的适用性及误差概率分析
李小军,袁松湧,杨大克,谢剑波,马洁美,李冬圣

对比两种计算RMS值的方法,结合误差概率统计给出结果的误差概率分布。在使用有限脉冲响应(FIR)带通滤波器进行滤波并计算RMS值的过程中,滤波器窗口函数和阶数是影响计算结果误差的主要因素,其中阶数的作用更大。通过计算功率谱密度(PSD)反算RMS值的误差主要受pwelch函数的窗口函数类型、窗口长度及重叠率等参数影响,其中窗口长度作用更大。从同等误差水平的概率分布看,在合理设置参数的前提下,使用PSD反算RMS值的方法更优。

2019 Vol. 39 (5): 447-451 [摘要] ( 1128 ) [PDF 10311KB] ( 1638 )
452 九寨沟MS7.0地震的InSAR观测及断层破裂研究
熊 威,罗三明

为提高九寨沟2017-08-08 MS7.0地震的InSAR同震形变场精度,厘清发震断层的构造形态及形成机制,对形变区相干系数进行统计分析并确定相干性阈值,利用GACOS对形变场进行大气校正,再根据余震分布和地质背景确定发震断层的基本形状,最后基于Okada弹性半空间位错模型反演发震断层的滑动分布。改正后的InSAR同震形变场显示,视线向最大下沉为25 cm,最大抬升为10 cm,分别位于震中西北和东南,形变长轴为北西向,主要形变区位于发震断层西部。改正后的InSAR形变场残差均方根较改正前小,最大滑动量为0.9 m,平均滑动角为-0.5°,破裂主要集中在地下1~20 km范围内,矩震级为6.5,与USGS和GCMT等机构的结果一致。研究表明,利用GACOS改正九寨沟InSAR同震形变场对提高形变场精度具有一定的作用,反演断层滑动分布的结果较改正前差别不明显,发震断层的属性与虎牙断裂北段的性质基本一致。结合余震重定位结果可以推断,发震断层为虎牙断裂的北向延伸部分,此次地震事件为巴颜喀拉地块南东向扭转与华南地块碰撞的结果,中下地壳粘性流体的差异分布是导致虎牙断裂倾角变化的主要原因。

2019 Vol. 39 (5): 452-457 [摘要] ( 1084 ) [PDF 13635KB] ( 1787 )
地震地质
458 青藏高原东南缘构造应力场重构
侯 强,丁小军,赵 宏,欧明霖,张博康

采用有限元方法,针对青藏高原东南缘建立更细致、更精确的三维有限元弹性模型。选取9种不同的应力边界条件,分别进行优化分析后处理,将对应台站形变模拟值与GPS实测值进行误差分析,最终选取最佳方案作为古构造应力场。结果表明,青藏高原东南缘4 Ma BP的古应力场主要起源于中国大陆周围板块的相互作用,特别是印度板块NNE向强烈碰撞作用,成为中国大陆尤其是西南部青藏高原地区构造应力场最主要的动力来源,控制各个块体相互作用的方式和运动格局。青藏高原东南缘古应力场主要包括几个力源:西北部青藏高原侧向挤压造成的WE向应力约105 MPa;西南部直接来自于印度板块的NE-WS向应力约70 MPa;南部NS向作用力33 MPa;东南部扬子块体侧向NW-SE阻挡力56 MPa;北东部受扬子块体强烈EW向阻挡力90 MPa。这些力源共同作用于青藏高原东南缘,形成现今复杂应力场。
 

2019 Vol. 39 (5): 458-463 [摘要] ( 1130 ) [PDF 14708KB] ( 1710 )
464 汶川地震前后红河断裂闭锁程度和滑动亏损研究
鲁小飞,谭 凯,赵 斌,王东振,李 琦

以1998~2007年和2009~2017年中国大陆水平GPS速度场为约束,基于块体-位错模型,研究2008年汶川地震前后红河断裂运动特征。结果表明,汶川地震后红河断裂平均右旋走滑速率约为4.5 mm/a,其北段走滑速率增大明显,中段次之,而南段明显减弱;倾滑速率北段减弱明显,中段和南段有所减弱。汶川地震后红河断裂闭锁程度和滑动亏损中、北段都有所增加,南段减弱较大;近期红河断裂滑动亏损北段达到10 mm/a以上,中段也在5~8 mm/a,平均闭锁深度在20 km左右。分析认为,汶川地震对红河断裂中、北段影响较小,南段影响较大。

2019 Vol. 39 (5): 464-468 [摘要] ( 1050 ) [PDF 10364KB] ( 1695 )
地球物理解释
469 基于重力测点和段差变化的前郭5.8级震群研究与三维反演
王同庆,张 品,刘金钊,陈兆辉,张双喜,朱传东

利用东北地区近几年流动重力观测数据,分析前郭5.8级震群周边重力点值的时序变化特征,并基于重力段差变化对东北地区整体和局部重力变化引入能够反映异常显著性程度的指标量G和C值,最后对前郭5.8级震群前的重力场动态变化作三维密度反演。结果表明:1)前郭5.8级震群发震构造两侧的局部重力变化具有较明显的差异性,其变化趋势可作为识别构造活化或解耦运动的标志;2)显著性指标量G和C值能够为地震重力前兆的定量描述提供新思路;3)震前重力变化的反演结果显示地震发生在质量运移的过渡区域,垂向反演结果对本次地震的震源深度有一定的揭示意义。

2019 Vol. 39 (5): 469-475 [摘要] ( 1087 ) [PDF 18777KB] ( 1658 )
476 全球海潮模型最新进展及在中国沿海精度评估
范长新

介绍TPXO、FES、Chinatide、MIKE Global Tide、Utide等典型海潮模型,总结归纳其同化潮汐数据来源和最新的海洋地形数据,利用我国沿岸长期验潮站以外的26个中短期潮位观测站评估TPXO等海潮模型预报精度。结果表明,全球海潮模型对我国沿海M2分潮的预报精度普遍较低,且主导了几种海潮模型在中国海域的整体预报精度;相比MIKE Global Tide和TPXO7.2,TPXO8、TPXO_Yellow Sea 2010和TPXO_China&Ind模型在我国沿海的预报精度更高。

2019 Vol. 39 (5): 476-481 [摘要] ( 2170 ) [PDF 4913KB] ( 2146 )
482 CryoSat-2 SARIn模式二级产品在内陆水域的偏差分析
毛 松,沈 强,汪汉胜,江利明,董景龙

对比青藏高原及天山地区所有湖泊内CryoSat-2基线C版本二级产品(SIR_SIN_L2I)和ICESat测高结果发现,它们之间存在一个多达几十米的系统性偏差,这种偏差限制了多源测高数据的联合研究,必须加以消除。从一级数据出发,利用经典的重跟踪方法重新获得湖面高程,能很好地消除这个偏差。研究发现,当前的二级产品在生成过程中使用了错误的窗口延迟参数,从而导致该系统性偏差。因此,CryoSat-2的SARIn模式二级产品不能直接用于多源数据的联合分析,需要对一级数据重跟踪或直接在二级数据上加一个偏差改正。
 

2019 Vol. 39 (5): 482-486 [摘要] ( 1075 ) [PDF 5427KB] ( 1611 )
现代大地测量
487 基于小波分解与GA-LSSVM的GPS可降水量短临预报
谢劭峰,苏永柠,刘春丽,刘立龙

针对GPS可降水量时间序列具有非线性、非平稳性的特征,研究一种基于小波分解(WD)、遗传算法(GA)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的GPS可降水量短临预报方法。先采用小波分解将GPS可降水量时间序列分解成便于预报的低频分量和高频分量;然后利用遗传算法优化LSSVM参数,进而对各分量建立预报模型;再将各分量预报结果进行叠加重构得到最终预报结果。选取两组数据进行实验,并将预报结果分别与LSSVM和遗传小波神经网络(GA-WNN)预报结果进行对比。结果表明,该组合模型具有良好的泛化能力,可有效解决神经网络易陷于局部极小的问题,提高了全局预报精度。

2019 Vol. 39 (5): 487-491 [摘要] ( 1025 ) [PDF 6685KB] ( 1599 )
492 对流层延迟与可降水量直接转换模型研究
李 黎,宋 越,易金花,田 莹,周嘉陵

采用线性回归和最小二乘法拟合建立无线电探空可降水量(RS-PWV)与GPS对流层延迟(GPS-ZTD)、地面温度及大气压之间的直接转换模型,并将直接转换模型得到的PWV分别与RS-PWV及GPS反演得到的可降水量(GPS-PWV)进行比较。结果表明,RS-PWV与GPS-ZTD之间存在良好的线性关系,相关系数达0.927 6;RS-PWV与4阶拟合温度和大气压呈现较好的相关性,相关系数分别为0.640 1和-0.626 3;基于ZTD的单阶单因子模型PWV与GPS-PWV的相关系数达到0.969 9;基于ZTD、温度及大气压的单阶多因子模型PWV比基于ZTD的单阶单因子模型PWV精度明显提高,RMS从4.3 mm提高到3.3 mm。

2019 Vol. 39 (5): 492-495 [摘要] ( 1071 ) [PDF 3702KB] ( 1706 )
496 基于GPT2w模型计算中国地区对流层加权平均温度的精度分析
黄良珂,李 琛,王浩宇,黄军胜,刘立龙

以2015年GGOS Atmosphere格网产品和探空站资料为参考值,评价GPT2w模型在中国地区计算对流层加权平均温度Tm的精度和适用性。结果表明:1)在中国地区,1°分辨率的GPT2w模型精度和稳定性优于5°分辨率,且GPT2w模型表现出显著的系统性误差;2)Tm的bias和RMS误差均具有明显的时空变化特性,季节变化表现为春冬季较大、夏季较小,空间变化上RMS误差表现为随纬度增加而变大;3)受地形起伏和Tm日周期变化影响,Tm在中国西部和东北地区误差较大。
 

2019 Vol. 39 (5): 496-201 [摘要] ( 1060 ) [PDF 10873KB] ( 1553 )
502 PM2.5对地表温度的影响及其应用
刘劲宏,姚宜斌,桑吉章

采用线性最小二乘原理对从对流层顶10 km至地表0.8 km的温度探空廓线进行拟合,外插地表温度,讨论外插地表温度与实测温度的统计特性。将其应用于GPS气象中的加权平均温度模型发现,基于外插的地表温度能显著提高模型精度,提高约1.2~1.7 K。

2019 Vol. 39 (5): 502-505 [摘要] ( 1465 ) [PDF 4451KB] ( 1633 )
506 高阶电离层延迟对中国区域双差定位影响研究
周要宗,匡翠林,窦邵华

给出顾及高阶电离层延迟改正的双差定位模型,探讨中国区域VTEC的时空变化规律,分析高阶电离层延迟对L3观测值的影响。利用41个陆态网测站2015年全年的GNSS数据,基于Bernese 5.2软件的双差定位技术,系统研究高阶电离层延迟对中国区域双差定位的影响及其时空分布规律。结果表明,高阶电离层延迟对中国区域双差定位的影响与测站网型结构相关,明显存在0.5 a的周期变化,影响年均值大小为0~2 mm,且具有方向性差异,对高纬度测站的影响有向北偏移趋势,对低纬度测站的影响有向南偏移趋势。

2019 Vol. 39 (5): 506-510 [摘要] ( 1048 ) [PDF 10144KB] ( 1640 )
511 北斗广域差分分区综合改正数评估
王兵浩,李兆南

介绍北斗广域差分服务新增的分区综合改正数的原理及使用方法,并采用共天线方式进行连续7 d的实际测试。结果显示,未升级过的单频终端伪距定位精度水平方向为2 m,高程方向为3 m,单频分区定位精度水平方向为0.55 m,高程方向为0.80 m;B1B2双频动态分区定位精度水平方向为0.30 m,高程方向为0.55 m。对观测数据进行事后解算,结果显示,在改正信息连续、稳定的情况下,双频动态定位精度水平方向为0.35 m,高程方向为0.50 m;静态模式定位精度水平方向为0.12 m,高程方向为0.22 m。不同分区改正信息取得的静态定位收敛结果之间存在微弱差异,但对定位结果的RMS影响不大。

2019 Vol. 39 (5): 511-515 [摘要] ( 1184 ) [PDF 7626KB] ( 1598 )
516 基于MSSA的区域GPS站点季节性信号提取
汪 浩,岳建平,向云飞,张成才

基于MSSA同时提取多个GPS站点高程时间序列中的季节性信号,主要包括1 a项与0.5 a项。MSSA利用重建成分进行信号重构时,可从原始时间序列中提取有用信号,并剔除干扰噪声。将MSSA与SSA各自获取的前10个奇异谱方差所占百分比和重构信号进行对比,MSSA重构曲线中只包含多个站点的时变与具有共性的季节性信号,有效消除了单个站点特有的噪声与局部现象的影响。

2019 Vol. 39 (5): 516-520 [摘要] ( 1064 ) [PDF 5550KB] ( 1725 )
521 GNSS多系统组合PPP解算方法与成果分析
苗维凯,陈旭升,刘洋洋

研究GPS、GLONASS和BDS三系统组合精密单点定位(PPP),包括函数模型、对流层延迟参数和差分码偏差(DCB)参数的解算方法。利用C++语言编制3系统组合PPP程序,分析MEGX网12个连续跟踪站1周观测数据,结果表明,无电离层组合模型和非组合模型的收敛速度和定位精度相当,同一测站在不同时间的收敛速度无明显差异,但非组合模型采用先验电离层信息约束可提高定位的收敛速度。多系统组合定位能改善PDOP值,提高收敛速度和定位精度;3系统组合PPP的水平坐标精度约3 cm,高程精度约5 cm,优于3个系统单独定位或2个系统组合定位的精度;当卫星遮挡较大时,多系统PPP结果较单系统更为稳定。

2019 Vol. 39 (5): 521-527 [摘要] ( 1492 ) [PDF 13364KB] ( 1610 )
528 通过改进自适应PSO优化BP网络预测大坝变形
刘忠豹
提出自适应粒子群神经网络(ADPPSO-BP)算法,并加入自适应变异算子,提高粒子跳出局部搜索的能力,实现对坝体位移的精准预测。以丰满大坝为例进行验证,建立PSO-BP(粒子群神经网络)、LPSO-BP(线性粒子群神经网络)、改进ADPPSO-BP(改进自适应粒子群神经网络)3种模型,对大坝进行变形预测。结果表明,ADPPSO-BP预测误差最小。
2019 Vol. 39 (5): 528-532 [摘要] ( 1078 ) [PDF 4321KB] ( 1659 )
533 基于三维激光扫描仪的边坡形变监测研究
常 明,潘荔君,孟宪纲,徐玉健,徐 凯
摘 要: 利用三维激光扫描仪获取铁路边坡形变数据,并对点云数据进行体素化处理,利用种子生长法对体素化后的数据进行分类,并拟合其空间参数;通过观测点云数据与目标数据分类结果拟合平面之间的距离,确定边坡形变的具体值;利用扩展卡尔曼滤波对多期数据进行统计分析,得到边坡形变的速率与加速率,预测边坡形变。
2019 Vol. 39 (5): 533-537 [摘要] ( 1049 ) [PDF 10552KB] ( 1630 )
538 基于改进的向后-向前选择法粗差定位与估值算法
柴双武,杨晓琴
对传统的向后-向前选择法粗差定位方法进行改进,即在原有基础上加入对平差模型的整体检验,计算统计量的相关系数,通过对偏相关系数的检验来定位统计量相关的粗差观测值。通过模拟粗差算例证明,该算法能够准确定位多维粗差,有效改善粗差定位转移的现象,且粗差估值结果比较可靠。
2019 Vol. 39 (5): 538-543 [摘要] ( 1023 ) [PDF 4153KB] ( 1658 )
544 加权EIV模型的经典最小二乘算法
谢 建,龙四春
采用GHM方法将EIV模型在最优解处线性化,得到解的近似方差。然后,将EIV模型表达成与Gauss-Markov模型相似的形式,利用标准最小二乘理论推导EIV模型的解及近似方差矩阵,得到与已有算法等价的结论。最后,推导观测值估值和残差的统计性质,建立起一整套EIV模型参数估计和精度评定的体系。
2019 Vol. 39 (5): 544-546 [摘要] ( 1086 ) [PDF 2058KB] ( 1536 )
观测技术
547 新疆精河6.6级地震前精河水平摆异常特征分析
许 璐,邢喜民
以精河水平摆观测数据为研究对象,通过定量剔除温度对观测数据的影响,提取观测数据的异常特征。然后结合2017-08-09新疆精河6.6级地震的发震构造、震源机制、台站位置等,对精河水平摆的震前异常进行深入探讨。NS分量自2016-06起持续N倾,EW分量自2016-09起快速E倾,2016-12-17其E倾速率再次加快,幅度达0.48″的两项异常为精河6.6级地震前应力积累所致。
2019 Vol. 39 (5): 547-550 [摘要] ( 1132 ) [PDF 3298KB] ( 1459 )
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