大地测量与地球动力学
 
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2020年 40卷 10期
刊出日期:2020-10-15

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
   
现代大地测量
991 BDS-2卫星钟设计年限末期阶段性能评估与分析
潘 雄,杨玉锋, 欧吉坤,梅长松, 卿晨昕

为探究BDS-2卫星钟在当前阶段的运行状态及性能情况,采用国际GNSS监测评估系统(iGMAS)2018年共365 d的精密钟差数据,将Score检验量引入钟差异常探测,并结合中位数法进行数据质量控制,弥补了中位数法部分粗差漏探的缺陷;再从频率准确度、频率漂移率、频率稳定度、模型拟合残差、周期特性、噪声类型等6个方面对BDS-2卫星钟的相关性能进行全面评估。结果表明,现阶段BDS-2在轨卫星钟的运行状态良好,各项性能指标均正常,可继续提供相应的系统服务。其中,BDS-2卫星钟的频率准确度为3.15×10-11,日漂移率为1.59×10-13,万秒稳为5.72×10-14,模型拟合残差平均精度为0.596 ns;GEO、IGSO和MEO三类卫星的钟差序列周期特性显著,第1、2主周期与其各自卫星轨道周期相关,分别为其轨道周期的0.5倍或1倍左右;不同平滑时间下的BDS-2卫星钟主要受调频白噪声(WFM)、调频闪烁噪声(FFM)和调频随机游走噪声(RWFM)的影响。

2020 Vol. 40 (10): 991-999 [摘要] ( 52 ) [PDF 13388KB] ( 160 )
1000 北斗三号全球系统空间信号精度评估分析
许扬胤,杨元喜,曾安敏,马越原

以精密星历和钟差为基准,对BDS-3广播星历的轨道精度、钟差精度和3类空间信号测距误差(signal-in-space range error, SISRE)精度进行评估。结果表明,BDS-3广播星历的轨道精度明显优于BDS-2同类卫星,其轨道径向RMS精度优于0.18 m,切向和法向RMS精度优于0.6 m;BDS-3广播星历钟差的误差基本小于5 ns,且较BDS-2卫星变化更为平稳,其平均RMS统计精度为1.86 ns,平均95%统计精度为3.23 ns,均优于BDS-2卫星;BDS-3卫星仅受轨道影响的SISRE、全球平均SISRE和最差SISRE的RMS统计精度分别为0.12 m、0.58 m和0.60 m,相应95%统计精度分别为0.22 m、0.99 m和1.02 m,较BDS-2均有明显提升。

2020 Vol. 40 (10): 1000-1006 [摘要] ( 48 ) [PDF 15716KB] ( 193 )
1007 基于GPS的地基增强系统机载端完好性算法研究
胡 杰,周 玲

针对地基增强系统(GBAS)非完好性事件的极端性,开展GBAS完好性算法研究,给出H0和H1假设下的机载端保护级计算方法,并分析GBAS中引起“虚警”和“漏警”两类非完好性事件的主要误差源。实验结果表明,机载端伪距经过差分校正后其位置精度优于1 m,可用性大于99.999 9%,满足CAT Ⅰ精密进近着陆导航需求。同时,进行非完好性事件仿真验证的结果表明,卫星几何分布和电离层风暴是引起“虚警”和“漏警”的主要误差源,未来CAT Ⅲ GBAS需将单星座扩展为包括北斗在内的多星座,将单频升级为双频,其中多星座可以优化卫星的几何布局,双频可以消除电离层风暴的影响。

2020 Vol. 40 (10): 1007-1011 [摘要] ( 51 ) [PDF 1767KB] ( 186 )
1012 基于周期项参数模型的GPS流动观测改正方法研究
杨 乐,殷海涛,闻燕豪,贾 媛

利用GPS流动观测站200 km范围内站点的连续观测时间序列提高GPS流动观测的定位精度,探讨GPS流动观测结果的可靠性。结果表明:1)流动观测站点速度测量值与连续观测结果差值标准差在改正后平均减小37.97%;2)TAIN、CASH两个站点的同址观测实测值改正后偏离值平均减小38.9%。

2020 Vol. 40 (10): 1012-1016 [摘要] ( 45 ) [PDF 6669KB] ( 132 )
1017 不同系统间偏差模型对GPS/BDS/Galileo精密单点定位的影响
齐文龙,柴洪洲,尹 潇,杜祯强,石明琛

基于双频非组合PPP模型,采用常量模型、白噪声模型和随机游走模型对ISB参数进行处理,利用7个MGEX测站10 d的数据进行静态和仿动态实验,并分析3种模型的收敛时间和定位精度。结果表明,在收敛时间方面,随机游走模型和白噪声模型效果一致,总体优于常量模型,静态和仿动态下分别提升15.4%和29.4%;在定位精度方面,随机游走模型和白噪声模型效果相当,较常量模型在E、U方向上精度提升最为明显,静态下E和U方向的精度分别提升约77.7%和32.2%,在仿动态定位中E和U方向的精度分别提升约66%和43.5%。

2020 Vol. 40 (10): 1017-1021 [摘要] ( 51 ) [PDF 5353KB] ( 138 )
1022 香港地区顾及高度改正的加权平均温度模型
崔进业,马下平,刘晓鹏

选用2012~2017年Kings Park 站探空资料,基于迭代最小二乘方法构建2种香港地区顾及高度改正的加权平均温度模型——Tm_hk1和Tm_hk2,并利用2018年探空资料对模型在香港地区的精度和适用性进行评估。结果表明,在香港地区,依赖测站温度的Tm_hk1模型具有较高的精度,年均偏差优于0.3 K,均方根误差优于1.8 K,与Bevis公式和GPT2w模型相比,Tm_hk1模型的精度分别提升35.4%和29.7%;而不依赖气象参数的Tm_hk2模型与GPT2w模型的精度相当,年均方根误差均优于2.5 K,Bevis公式的精度最差(RMS为2.7 K),且具有较大负偏差(bias为-1.8 K)。从季节性分析可知,Bevis公式、Tm_hk2 和GPT2w模型精度具有明显的季节性变化,总体为夏季精度较高(RMSE为1.3~2.2 K),冬季精度较低(RMSE为3.0~4.4 K);Tm_hk1模型在各季节均具有最高精度(RMSE为1.4~2.4 K)和适用性。

2020 Vol. 40 (10): 1022-1026 [摘要] ( 47 ) [PDF 1836KB] ( 156 )
1027 三维坐标转换的稳健加权总体最小二乘算法
王乐洋,许冉冉

针对当前加权对称相似变换中仅考虑观测值含有随机误差,而不考虑观测值含有粗差的情况,基于加权对称相似变换进一步验证其不具有抗差性,并在此基础上采用选权迭代法进行稳健加权对称相似变换。由中位数法求解具有抗差性的单位权中误差,构造标准化残差,求解权因子,进而求得可靠的参数解。实验结果表明,当观测值含有4~6个粗差时,采用该方法能够探测出更多可能存在粗差的数据,给出的权因子更合理,所得参数解精度更高、稳定性更强。

2020 Vol. 40 (10): 1027-1033 [摘要] ( 39 ) [PDF 1498KB] ( 225 )
地震地质
1034 使用支持向量机识别地震类型的影响因素分析
范晓易,曲均浩,刘方斌,周少辉

对山东地区2006~2017年3种地震事件——天然地震、爆破及塌陷的波形记录进行小波变换,对提取出的香农熵特征采用支持向量机LIBSVM方法进行分类识别,并设计一系列实验研究影响最终分类效果的因素。结果表明,5种影响因素——信号窗长度、小波分解方式、小波基类型、向量机算法类型、向量机核函数类型均对地震类型的分类识别结果产生一定的影响;识别率最高的3组处理方式均采用了2 000 s信号窗长度+db7小波基+υ-SVC算法的组合方式。所得的识别率较高的几种影响因素组合,在未来可应用于地震类型的实时识别,进一步提高地震类型的识别率和触发准确率。

2020 Vol. 40 (10): 1034-1038 [摘要] ( 48 ) [PDF 1701KB] ( 177 )
1039 金寨震群序列特征参数一致性研究
周冬瑞,赵 楠,谢石文,张 炳

利用Snoke方法和CAP方法反演2014-08~2015-03间14次ML≥3.0地震的震源机制解,分析震源参数的时空变化特征;同时使用PTD初至震相方法计算14次地震的震源深度,并与CAP深度搜索法的结果进行对比。结果表明,金寨震群序列密集分布在115.50°~115.53°N、31.50°~31.53°E范围内,在时间和空间上均无明显的发震规律;14次ML≥3.0地震的震源机制解基本一致,P轴方位角与倾角较为一致,为近NS向水平拉张和近EW向水平挤压作用下的走滑型地震;2种方法计算获得的震源深度结果相近,集中在2~5 km。

2020 Vol. 40 (10): 1039-1043 [摘要] ( 45 ) [PDF 4212KB] ( 148 )
1044 仙女山-九畹溪断裂带附近地区地震活动性与静态库仑应力变化研究
常 婷,张丽芬,王秋良,何超枫

基于仙女山-九畹溪断裂带附近地区地质构造,讨论三峡水库蓄水前后该断裂带附近地区的地震活动特征,同时分析该区域2014-03 M4.5与M4.7地震间的触发关系及2次地震对后续小震的影响。结果表明:1)M4.7地震可能由M4.5地震与库水渗流产生的较大孔隙压力共同触发。2)M4.5与M4.7两次地震的应力扰动导致研究区内地震活动增加,后续地震中约66.9%的地震发生于库仑应力增强区。3)2次地震产生的静态库仑应力变化导致仙女山断裂带附近地区地震活动增加,后续地震活动水平将处于背景地震活动水平之上;九畹溪断裂带活动性相对较弱,略小于背景地震活动水平,且处于应力积累阶段。

2020 Vol. 40 (10): 1044-1048 [摘要] ( 80 ) [PDF 4416KB] ( 163 )
1049 江南断裂带(宣城段)断层泥中石英颗粒微形貌特征及年代学意义
沈仕豪,赵 田,张文媛,吴 昊,汪雅菲

在野外地质调查基础上,对江南断裂带宣城敬亭山剖面上采集的3件断层泥样品中的石英颗粒进行透射扫描电镜(SEM)微形貌观察与统计。结果显示,江南断裂带为活动断裂,在新近纪和第四纪时期具明显的活动性,活动始于中新世,晚更新世达到高峰,活动方式以蠕滑为主;至全新世,断裂以粘滑方式持续活动;沿断裂带的地震记录表明,至近现代断裂仍处于活动状态。这些结论对于正确评价江南断裂带在第四纪的活动规律及该区自然灾害预防等具有重要意义。

2020 Vol. 40 (10): 1049-1054 [摘要] ( 36 ) [PDF 8853KB] ( 150 )
地壳运动
1055 华北历史强震对济南市新旧动能转换先行区断裂活动性影响的数值分析
董培育,任天翔,王志辉

基于济南中心城区详细地质调查资料,利用库仑破裂应力变化理论,计算华北地区历史强震在济南地区各断裂上产生的库仑应力变化,并探讨历史强震对断裂活动性的影响。结果表明,区域内庙廊-焦斌断裂受历史强震影响较大,ΔCFS最大值可达1.1 kPa,卧牛山断裂北段ΔCFS达到0.8 kPa,济南-孙耿断裂北段ΔCFS可达0.6 kPa,这几条断裂的活动性可能略有增强,但ΔCFS未超过地震触发阈值(10 kPa);齐河-广饶断裂受影响相对较小,仅在东西两段存在微弱变化。综合分析认为,华北地区历史强震距研究区较远,对区内主要断裂影响有限。

2020 Vol. 40 (10): 1055-1061 [摘要] ( 53 ) [PDF 3491KB] ( 151 )
1062 基于GPS和小震研究金沙江断裂带现今活动特征
徐晓雪,季灵运,蒋锋云,张文婷

利用GPS水平速度场和现今小震活动分布资料,对金沙江断裂带活动特征开展分段分析,并对其地震危险性进行讨论。结果表明:1)金沙江断裂带不同段落的活动性存在差异,北段活动性不明显,中段及南段表现出明显的右旋走滑运动,滑动速率分别为4.9 mm/a和5.5 mm/a,闭锁深度约为20 km;2)金沙江断裂带中段及南段存在应变积累,地震危险性不容忽视;3)从现今地壳形变资料分析,金沙江断裂带是控制川滇菱形块体运动的西北边界。

2020 Vol. 40 (10): 1062-1067 [摘要] ( 53 ) [PDF 5867KB] ( 176 )
1068 基于经验模态分解方法的山西断裂带跨断层形变资料分析
郑洪艳,田 晓,李腊月

利用经验模态分解方法重构并提取山西断裂带跨断层形变监测高频平稳信号和低频趋势信号。基于高频平稳信号分析地震前兆异常及其表现形式,结果表明,在山西断裂带及邻近地区中强地震前部分跨断层测段出现明显异常;强震前山西断裂带跨断层异常测点数量多、分布广、距离震中较远,中强地震前异常测点多集中在震中附近。基于低频趋势信号分析断层形变时空分布特征表明,山西断裂带断层以继承性正断运动为主,断层分时分段差异特征明显。

2020 Vol. 40 (10): 1068-1073 [摘要] ( 51 ) [PDF 5032KB] ( 163 )
1074 高崖跨断层短水准异常变化机理分析
朱成林,李栋梁,赵银刚,闫德桥,熊 玮,杨立涛,李 杰

2017-01~2018-04高崖水准的观测结果出现异常,为研究该异常的机理,本文基于对二维不规则载荷模型的定量模拟和库容、降水量、地下水位等影响因子的定性、定量分析,得到如下认识:1)高崖水库库容载荷变化对高崖水准的影响微弱,基本可忽略不计;2)高崖水准异常变化的主要原因是地下水位变化通过水-岩作用造成水准两端岩体的不一致变形。通过跟踪观测资料的后续变化,验证了水准异常变化机理的合理性。

2020 Vol. 40 (10): 1074-1078 [摘要] ( 42 ) [PDF 5291KB] ( 136 )
1079 利用精密水准数据分析晋冀蒙交界区垂直形变特征
常 明,尹海权

在水准复测数据分析过程中,针对水准点遭到破坏导致数据连续性不佳、利用率降低等情况,利用相邻年份同名水准点数据求解垂直形变量,以距离、待内插点与观测点所处断层信息进行确权,构建多项式内插模型,对研究区范围内的垂直形变量进行内插,丰富研究区范围内的数据量,提高数据的连续性及利用率。以每个内插值的垂直形变量、形变速率、形变加速率组成的状态向量构建卡尔曼滤波模型,对研究区范围进行滤波,利用滤波结果对1984年以来晋冀蒙交界区的垂直形变特征进行分析,并与前人研究结果进行对比。实验证明本文方法有效,对地震预测的研究有一定的参考意义。

2020 Vol. 40 (10): 1079-1083 [摘要] ( 55 ) [PDF 5291KB] ( 141 )
1084 L波段ScanSAR模式在滑坡早期识别中的应用
刘 斌,葛大庆

针对L波段ScanSAR模式雷达数据滑坡识别能力应用有限的问题,通过距离向频谱分割方法估计电离层相位,以提高InSAR的监测精度,并探讨利用ScanSAR模式进行InSAR滑坡早期识别应用的可行性。

2020 Vol. 40 (10): 1084-1087 [摘要] ( 45 ) [PDF 8802KB] ( 155 )
地球物理解释
1088 高精度重复相对重力观测量提取
段虎荣,康明哲,闫全超,吴绍宇,解 柳

采用RANSAC算法剔除观测数据中的离群值,再使用线性内插法进行补全,利用整体投影计算的思想提取两点间的相对重力值,并对其精度和标准差进行检验。结果表明,动态重力观测的残差最大值为4.641 μGal,重复性标准差最大值为4.384 μGal,均优于5 μGal。该方法可获得较高精度的重力观测数据,为在复杂环境下获取相对重力值提供一种新方法。

2020 Vol. 40 (10): 1088-1091 [摘要] ( 41 ) [PDF 3463KB] ( 144 )
1092 基于GRACE RL06数据探测三江源地区陆地水储量变化
刘 晨,许才军,刘 洋,谢小伟

利用CSR最新发布的GRACE RL06数据反演2006~2015年三江源地区陆地水储量的时空变化,并结合GLDAS水文模型、TRMM降水数据及地表冻融数据进行对比分析。结果表明,三江源地区的陆地水和地表水在2006~2015年的变化趋势分别为5.2±1.2 mm/a和-3.8±0.9 mm/a;降水与陆地水的变化密切相关,也是造成陆地水储量呈季节性变化的主要原因;冻土作为特殊的蓄水层,影响着三江源地区地表水与地下水之间的水力联系,冻土活动可能造成GRACE与GLDAS水储量之间的差异;根据GRACE与GLDAS水储量在空间趋势上的差异推测,三江源地区高原多年冻土退化,活动层增厚。

2020 Vol. 40 (10): 1092-1096 [摘要] ( 59 ) [PDF 6031KB] ( 157 )
观测技术
1097 微动线型台阵数据快速处理研究
周紫岩,廖武林,李井冈

针对城市微动探测快速实施的需求,开发了一套可视化微动探测数据快速处理软件。该软件主要功能包括微动野外观测报表校核、数据格式转换、微动有效授时数据段挑选、台阵数据截取、台阵参数计算、频散曲线提取及测线显示等,可较大地提高微动线型台阵观测及数据处理速度。沿着本文思路,可同样进行三角形台阵滚动观测数据的快速处理。

2020 Vol. 40 (10): 1097-1100 [摘要] ( 37 ) [PDF 6092KB] ( 139 )
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