2011年, 第31卷, 第2期　
刊出日期：2011-06-11

  

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地壳形变与地震
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  GRACE卫星观测到的日本9.0级大地震重力前兆信息

  邢乐林;;李辉;玄松柏;汪健;

  . 2011, 31(2): 1-3.

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  利用102个GRACE卫星月重力场模型，提取了2011年3月11日日本9.0级大地震的重力前兆信息，同时利用USGS发布的断层模型结合向上延拓技术计算了理论同震重力变化，并对结果进行了比较和分析。
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  日本Ms9.0地震前的重力高频扰动

  刘子维;韦进;郝洪涛;吴云龙;李辉

  . 2011, 31(2): 4-8.

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  选取中国重力台网14台gPhone弹簧重力仪组成2个观测剖面，对日本本州东海岸附近海域Ms9.0特大地震前（3月1日至10日）的观测数据进行了分析。结果表明：沿海各台站统一出现了喇叭口状的“重力异常扰动”现象，且扰动异常随震中距的增加呈衰减趋势。
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  日本Ms9.0地震前的连续重力观测异常

  韦进;刘子维;郝洪涛;吴云龙;康开轩;赵斌;申重阳;李辉

  . 2011, 31(2): 9-11.

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  日本Ms9.0地震后，检测了17台（套）gPhone重力仪和成都GS15连续重力观测仪震前3天的观测数据。发现：乌什、郑州台的gPhone重力仪和成都台的GS15重力仪分钟采样在震前3天出现了不明原因的高频异常现象。初步分析表明，成都、乌什在3月9日的日本Ms7.3地震前的16小时产生了纺锤状的隆起现象；郑州台在日本Ms7.3和Ms9.0地震震前出现了明显的柱状异常现象。其异常虽然可以排除热带气旋、人为干扰等因素的影响，但与日本地震的关系以及震前更长时间尺度的异常还有待进一步分析。
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  日本9.0级地震断层分布和错动方式探讨

  尹继尧;;朱元清;

  . 2011, 31(2): 12-16.

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  结合日本区域地质构造、板块运动、震源附近日本区域GPS站点同震位移，及余震震源机制解，对日本9.0级地震的断层分布和错动方式进行了探讨，初步推断此次地震可能是太平洋板块向欧亚板块下方俯冲和挤压，造成板块边界附近应力不断集中，当应力/应变强度超过摩擦强度或岩石的破裂强度时，在欧亚板块内部深度为10～20 km范围内、倾角略低于Wadati-Benioff带俯冲倾角的断层面上产生逆冲错动而致，同时形成了和Wadati-Benioff带走向一致、长达约600 km的破裂带。
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  2009年姚安Ms6.0地震重力场前兆变化机理

  申重阳;谈洪波;郝洪涛;李辉;杨光亮;玄松柏;

  . 2011, 31(2): 17-22.

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  利用2009年姚安Ms6.0地震前滇西实验场流动重力网2005—2009年9期复测数据，给出了区域重力场差分和累积动态变化图像。分析研究表明：1)重力场动态演化图像大体反映出震前地壳物质运动状态，累积动态变化更能反映区域构造运动与断裂构造作用，差分动态变化有利于突出短期局部效应；2)姚安地震显著重力“前兆”标志为:震前约2年穿过震中的近南北向正负过渡重力梯级带和约半年的以震中区为中心重力场变化呈现局部相对上升与下降的对称四象限分布；3)震中西部震前约3年持续的正重力变化应有利于震源能量的积累；4)震中区相对变化四象限分布图像反映出孕震体先存剪应力，为此提出了“闭锁剪力”前兆模式。
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  用卡尔曼滤波法分析汶川Ms8.0地震TEC异常

  吴云;付宁波;林剑;周义炎;祝芙英;杨剑;熊晶;

  . 2011, 31(2): 23-27.

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  对汶川Ms8.0地震前的TEC数据用卡尔曼滤波法进行异常检测，分析了TEC异常的可信性以及地震激发TEC异常的可能机制，确认地震前第3天（5月9日）和第2天（5月10日）的显著TEC异常与地震临近有关，可以作为地震电离层前兆信息之一。
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  2008年汶川地震前电离层异常研究

  熊晶;吴云;周义炎;林剑;

  . 2011, 31(2): 28-31.

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  利用FORMOSAT-3/COSMIC提供的2007—2010年掩星剖面数据，研究汶川Mw7.9地震前，孕震区及磁共轭区上空电离层的变化。研究表明，震前5天内（5月7—11日），孕震区电离层F2层最大电子密度NmF2值在4：00—8：00UT（12：00—16：00LT）相对于震前6～17天（4月25—5月6日）明显减小，幅度达（2～4）×10 ⁵ el/cm ³。另外，取2007—2010年（不包括2008年）5月7—11日下午12：00—14：00LT孕震区上空的NmF2值作为多年背景值，发现2008年震前5天的NmF2值相对多年同时段背景值明显减小，幅度为（2～4）×10 ⁵ el/cm ³。并且在孕震区对应的磁共轭区也有与上述类似的现象出现。
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  使用ALOS DInSAR提取汶川地震同震地表形变场

  张慧鑫;刘国祥;张瑞;贾洪果

  . 2011, 31(2): 32-37.

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  为探测汶川Ms8.0地震引起的地表形变，用ALOS卫星PALSAR L波段SAR数据与GPS观测数据，采用两轨雷达差分干涉方法，计算出了地震影响区约83 194 km ² 范围内的同震干涉图与形变场。此外，以16个GPS点的形变数据为参考，对干涉形变的精度进行分析，结果表明：除近断层区域两类数据存在较大差异外，整体吻合程度较高。
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  1999年集集地震前后台湾地区地应变率场的分布及其动力学成因

  朱守彪;赵晓燕;刘杨;缪淼

  . 2011, 31(2): 38-43.

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  利用集集地震震前（1990—1995年）及震后（2003—2005年）的GPS观测资料，对台湾及附近地区的地应变率场进行了计算。计算结果显示，集集地震前后，台湾地区的应变率场分布格局基本一致，最大主压应变率的最大值位于台湾东部的海岸山脉地区，方向与台湾岛倾斜相交；主压应变由东向西迅速衰减，在中央山脉地区主压应变率小于主张应变率，呈现拉张的应变状态；在台湾西部平原主压应变率很小。同时，计算的主应变率方位与台湾中强地震震源机制解中的P、T轴方向基本一致。最大剪应变率的高值区分布在海岸山脉地区，该地区面膨胀为负，其数值在整个台湾地区为最大；但沿着中央山脉的南北两侧面膨胀率为正值。这些计算结果说明海岸山脉地区是台湾与吕宋弧碰撞的中心地带，碰撞后物质分别向东北和西南两个方向逃逸。集集地震4年后的2003—2005年，最大剪应变率在主震及余震区比震前明显增大，这可能是地震后震源区介质物性变化造成的；同时也说明在这些地区介质还没有完全恢复到主震前的状态。
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  用GPS数据研究汾渭盆地构造应力场变化

  张永志;段虎荣;王卫东;徐海军;山锋

  . 2011, 31(2): 44-47.

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  利用2004—2007年观测的GPS数据，采用格林函数法对汾渭盆地地壳15 km深处的最大主应力和剪应力进行了计算。结果表明：1）汾渭盆地的应力场变化分布具有高度不均匀性，山区和盆地的应力场变化性质相反:山区应力场以增加为主，盆地应力场以减小为主；2）宝鸡至咸阳一带的剪应力变化与汤浴至蒲城一带的剪应力变化存在相反的性质。
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  中国钻孔应变观测能力及在地震预报中的应用

  牛安福;张凌空;闫伟;吉平

  . 2011, 31(2): 48-52.

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  对钻孔应变观测在地震预报中的应用情况的分析结果表明，钻孔应变震前异常多数情况下分布在远离震源的区域上，而近震源区域却较少观测到显著的前兆。这种观测事实一方面可能反映了钻孔应变观测仪器数量有限和钻孔应变观测场地分布不均匀对分析结果的影响；另一方面也可能反映了震源区的力学性质，即震前震源区呈现应变高积累、小变形的特征。
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  断裂带变形分析方法研究

  方颖;江在森

  . 2011, 31(2): 53-55.

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  结合地质、地球物理和小震精定位结果，对小江断裂带3条断层参数地质分段进行合理选取，并设定一定的差异范围，利用GPS区域网资料分析各断层段的变形状态。结果表明，断层参数的设定对反演结果影响很大(导致断层的位错量差异高达3 mm)。在断层参数难以确定的情况下，扫描线段法在一定程度上能反映断层的变形状态。
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  高密度电法在隐伏断裂探测中的应用

  玄月;王金萍;冯军;孙铭心;李红光;

  . 2011, 31(2): 56-59.

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  应用高密度电法中的温纳和偶极两种探测方法，对北京地区的黄庄高丽营隐伏断裂进行了探测，结果表明，该断裂的走向、倾向与浅层地震勘探和探槽剖面探测结果非常一致，说明电法探测技术在隐伏断裂探测中有着良好的应用前景。
理论与方法研究
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  星间距离影响GRACE地球重力场精度研究

  郑伟;许厚泽;钟敏;员美娟;周旭华

  . 2011, 31(2): 60-65.

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  利用改进的能量守恒法，基于不同星间距离反演了120阶GRACE地球重力场。模拟结果表明：第一，基于相同的GRACE核心载荷精度指标反演长波（L≤20阶）地球重力场时，随着星间距离逐渐增大（110 ~ 330 km），累计大地水准面的精度依次提高。在20阶处，基于110 km星间距离反演精度为0.052 cm，基于220 km和330 km星间距离反演精度分别提高了1.156倍和1.209倍。第二，当反演中波（100≤L≤120阶）地球重力场时，在120阶处，基于110 km星间距离反演精度为13.052 cm，基于220 km和330 km星间距离反演精度分别降低了1.327倍和1.970倍。第三，星间距离设计为220±50 km可有效抑制由于星间距离选取不当而导致的长波和中波地球重力场精度的降低。
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  联合GRACE卫星轨道及距离变率数据反演地球重力场方法研究

  张兴福;沈云中

  . 2011, 31(2): 66-70.

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  基于动力学法，研究联合GRACE卫星精密轨道及距离变率数据反演地球重力场的方法，该方法可对重力位系数及卫星初始状态误差同时进行有效校正。通过对各观测值模拟不同的随机误差，研究了不同精度观测值联合反演所能达到的精度，以及用相同精度的观测值进行联合反演时不同采样率对反演结果的影响，模拟计算结果表明：联合反演模式下，当距离变率精度为1 μm/s，卫星位置精度为2~3 cm，速度精度为0.1~0.5 mm/s时，加速度计精度为(1.0×10 ^-10~1.0×10^-9 m/s ²比较适合；将距离变率精度由1 um/s提高到0.1 um/s时，反演精度可获得相应提高；在观测值精度一定的情况下，联合反演算法宜采用5 s采样率。
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  精密星间微波测距系统观测数据模拟与预处理技术

  康开轩;李辉;邹正波;吴云龙;

  . 2011, 31(2): 71-75.

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  星间精密微波测距系统是GRACE卫星最核心的有效载荷之一，系统仿真模拟技术的预研是GRACE计划跟踪研究不可或缺的环节。通过对测距系统基频相位观测值的模拟，单频双程星间相位观测值模型、单频双程星间距离观测值模型及双频双程星间距离值模型的建立，实现了由星上原始相位数据到星间有偏距离观测值的转换，给出了基频相位观测值的模拟结果及预处理结果。
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  一种新的固体潮观测数据特征量提取方法

  吕品姬;赵斌;陈志遥;李正媛

  . 2011, 31(2): 76-79.

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  将经验模态分解方法应用于固体潮观测数据的处理，通过对模态分量从频域上以及从固体潮调和分析结果上与原始观测数据进行对比证明：经验模态分解可以将固体潮观测数据完整地分离成5种特征量：潮汐观测高频信号、半日波信号、周日波信号、潮汐观测低频信号和观测数据的长趋势变化。
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  经验模态分解法在地下水资料处理中的应用

  孙小龙;刘耀炜;晏锐

  . 2011, 31(2): 80-83.

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  利用经验模态分解法（EMD）对地震地下流体观测资料中典型干扰信号的处理及趋势性变化的提取，结果表明，经验模态分解方法能有效地对信号进行分解，是一种无需预设带宽的自适应高通滤波方法，适用于地下流体观测资料的分析处理
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  天然地基强迫振动测试与分析

  王岚;吕景权;朱文久;郑水明;

  . 2011, 31(2): 84-88.

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  在试验块体分别为明置与埋置情形时，利用激振器对某工程场地天然地基分别进行竖向、水平回转及扭转稳态强迫振动试验。试验结果表明，埋置情形试验的动力特性参数值均大于明置情形试验相应值；同种试验情形下，地基第一振型共振频率竖向最大，水平回转向其次，扭转向最小；土的参振质量均远大于基础本身质量。
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  基于向量代数的点与多边形拓扑关系的推理

  刘德儿;王永君;闾国年

  . 2011, 31(2): 89-93.

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  在分析向量代数的几何意义的基础上，提出了利用向量叉积的几何性质来判断点与多边形的拓扑关系，通过判断点生成一个水平向量，通过该向量和多边形各边的向量叉乘运算，利用k分量的符号来判断两向量的位置关系，并对各种位置关系赋予相应的权重值，最后根据权重值之和的奇偶性来判断点与多边形的位置关系。该算法无需计算出实际的交点，同时，还对某些特殊位置关系作了几何等价处理。从程序运行效果来看，该算法具有稳定性高、运行速度快等优点。
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  基于移动窗口的抗差Chebyshev多项式拟合探测与修复单频GPS周跳

  刘宁;熊永良;徐韶光

  . 2011, 31(2): 94-98.

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  由于载波相位的双差观测量消除了公共误差而具有较好的平滑性，并且在双差观测序列进行相邻历元间求差后，周跳能真实地以粗差形式反映出来，在利用Chebyshev多项式拟合双差观测量时，顾及抗差估计的思想、Chebyshev多项式拟合阶数、拟合弧段长度，提出基于移动窗口的抗差Chebyshev多项式拟合算法来探测与修复周跳，分别应用采样间隔为60 s和15 s的L1频率的载波相位数据测试表明：该算法可有效探测多历元间隔周跳及连续周跳，并能对周跳进行准确的修复。
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  基于ObjectARX技术的管道参数化建模

  向巍;郭际明

  . 2011, 31(2): 99-101.

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  基于AutoCAD 2008，结合ObjectARX 2008软件包，在.NET 2005环境下开发了管道参数化建模系统。阐述了此系统的数据文件的组织，所采用的关键技术以及实现的基本功能。
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  基于重心基准的平面坐标转换研究

  刘陶胜;黄声享;罗力;曾宪珪;李沛鸿

  . 2011, 31(2): 102-106.

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  不同平面直角坐标系的转换包括平移、旋转和尺度因子4个参数，当转换系数矩阵严重病态时，参数解不可靠。考虑到自由网平差中的重心基准条件与转换模型的相关性，通过附加重心基准条件消去两个平移参数来解决转换矩阵严重病态的问题，从而求出正确的坐标转换参数。用实例对该方法进行了验证。
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  基于PPP的对流层延迟估计方法及其影响因素分析

  鄢子平;吕翠仙;何锡扬;郭斐

  . 2011, 31(2): 107-110.

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  介绍利用精密单点定位（PPP）技术进行天顶对流层延迟（ZPD）估计的方法，从投影函数模型选取、卫星截止高度角设置、精密星历与精密钟差的使用3方面分析了各种因素对天顶对流层延迟估计精度的影响，确定了相对较优的模型和数据处理策略。大量的算例和分析表明：采用NMF与GMF均可获得较高精度的ZPD，二者差异甚小；采用5°~10°的截止高度角更利于得到较好的ZPD结果；采用快速精密星历和钟差、实时观测精密星历和快速精密钟差解算的ZPD结果与采用事后精密星历和钟差的精度是相当的，而采用外推超快精密星历和快速精密钟差解算测站ZPD值的结果精度稍有下降，但仍具较高的精度。
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  基于IGU预报轨道实时估计精密卫星钟差

  李黎;匡翠林;朱建军;陈永奇;

  . 2011, 31(2): 111-116.

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  针对目前实时精密单点定位中，GPS卫星实时钟差服务所存在的精度问题，提出了一种基于IGU轨道的实时钟差估计方法。该方法基于IGU轨道，采用全球参考站非差载波相位观测值，进行实时钟差估计。数值结果表明：实时估计的卫星钟差与IGS最终产品的偏差大部分小于0.3 ns，平均优于0.2 ns；采用估计所得的实时钟差进行PPP静态定位，其精度可达1~2 cm，同时也可得到毫米级精度的天顶对流层延迟。
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  南极GPS数据质量分析

  吕成亮;张胜凯;鄂栋臣

  . 2011, 31(2): 117-120.

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  以多路径误差和电离层延迟为评价指标，利用TEQC软件和QCVIEW软件对南极埃默里冰架、内陆冰盖、纳拉峡海湾、拉斯曼丘陵的实测GPS数据以及部分IGS站点的数据进行了数据质量分析，得到结论： 1)在同一站点上，L2上的多路径误差总比L1上的多路径误差要大；2)在南极不同环境下的多路径误差不同；3)纬度和太阳活动剧烈程度是影响南极地区GPS数据电离层延迟大小的两个重要因素。
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  海面环境多路径效应建模研究

  刘永义;党亚民;薛树强

  . 2011, 31(2): 121-124.

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  遵循多路径效应建模的一般原则，建立了海面环境多路径效应模型，并通过仿真数据验证了所建模型的有效性。
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  样本数据预处理对基于BP神经网络的GPS高程拟合的影响

  张昊;王琪洁;朱建军;张晓红

  . 2011, 31(2): 125-128.

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  分析在基于BP神经网络的GPS高程拟合建模中样本数据预处理的必要性，并列举了归一化、中心化、标准化3种数据预处理方法，然后结合实例，在神经网络建模中增加一个数据预处理层，分别用3种训练方法对基于不同数据预处理的模型进行训练建模，将计算结果进行对比分析，并与二次曲面模型结果进行比较，得出不同数据预处理方法对基于神经网络的GPS高程拟合建模精度的影响不同，且神经网络方法比二次曲面方法的拟合精度更高。
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  地面三维激光扫描的点云配准误差研究

  徐源强;高井祥;张丽;王坚;郑南山;

  . 2011, 31(2): 129-132.

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  针对闭合条件下地面三维激光扫描点云配准产生的闭合差，基于测量平差理论，提出一种闭合差分配方法。首先通过间接平差理论求出各相邻测站间的坐标转换参数及其精度，再对闭合差按与方差成正比分配给各测站。通过多站点云配准实验，验证了该方法能在一定程度上提高点云配准的精度。
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  GNSS数据处理中框架点的选取方法研究

  高乐;成英燕;郑作亚;刘立;张勇

  . 2011, 31(2): 133-136.

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  总结一种确定刚体板块内稳定台站选取的方法，即首先分析各台站的数据质量，然后利用7参数法进行精选，并对精选台站进行监督分类，最后使台站空间分布均匀化，以此选择GNSS数据处理中的IGS框架点，以建立精确的地球参考框架。
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  约束总体最小二乘在点云拼接中的应用

  陈玮娴;袁庆;陈义;

  . 2011, 31(2): 137-141.

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  在两站点云拼接的大角度空间直角坐标转换问题中，由于拟合靶标球心坐标值在两套扫描测站坐标系下均存在误差，提出基于约束总体最小二乘的点云拼接方法，建立附有约束条件的变量中的误差模型，对观测向量和系数阵同时进行修改。经算例证明，与传统的约束最小二乘法相比，可得到更加合理的模型和更高精度的参数解
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  地震预警中的单台综合定位方法

  黄俊;姚运生;王秋良;李井冈

  . 2011, 31(2): 142-144.

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  基于日本基盘强震观测网中某个地震事件首个地震台记录的震级在4级以上、震中距为30~100 km的强震数据，运用B-Δ法和Voronoi多边形法相结合的方法计算震中距。结果表明，B-Δ法和Voronoi多边形法相结合计算出的震中距与单用B-Δ法的计算结果相比，单台定位所用时间相同，但其定位精度明显提高。
观测技术
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  高精度自动化水平基准装置中微米级微位移平台的应用

  路杰;史雨辉

  . 2011, 31(2): 145-148.

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  针对高精度水平基准装置人工调试时人为误差大，费时费力等实际，提出一种自动调平方法。
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  LaCoste & Romberg ET型重力仪数字静电反馈系统的研制

  张标;刘明;郑少怀;孙和平;陈晓东

  . 2011, 31(2): 149-152.

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  介绍以计算机技术和采用数字比例积分微分控制器控制算法研制的数字式静电反馈系统的工作原理，并将该系统用于LaCoste & Romberg (LCR) ET20型重力仪的升级改造中。改造后LCR ET20重力仪的观测结果表明，该系统能解决模拟静电反馈系统中线性度不易调整和长期稳定度差等问题，并能提高重力仪的观测精度。
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  无人值守GPS站点远程监控系统

  左德霖;丁文秀;彭懋磊

  . 2011, 31(2): 153-155.

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  设计了一套完整的GPS站点远程监控系统，包括：GPS接收机设备系统、交直流电源系统、网络设备系统、机房环境系统4个方面的实时联网监控，实现对无人值守GPS站点内统一远程监控和管理。对实时监控站点中出现的突发故障及隐患，远程管理人员能够实时发现、及时解决。该系统适应于单个站点或多个联网站点集中监控，同时也适应于基准网、基本网、区域网等多种网络环境。
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  环境监测网络中的ZigBee网关服务器

  杨春勇;牛磊;路杰;李明

  . 2011, 31(2): 156-159.

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  针对在环境监测网络中使用 PC服务器存在造价高、体积大、不易移动，以及客户端软件安装繁琐等问题，设计并实现了一种基于微处理器STM32F101R8和CGI技术的ZigBee网关服务器。该服务器采用内嵌TCP/IP协议栈的网络接口模块芯片W5100，具有UART/SPI/I\+2C/USB多种硬件接口并在可拆卸U盘中植入系统应用程序；环境监测参数由嵌入式网页发布，用户可通过网页远程控制传感器节点。对系统的实际测试结果表明，该设计具有成本低、可靠性高、操作简单等优点，较PC服务器更能满足环境监测的需要。