以向错理论为基础,推导了无限弹性介质空间内断层转动与地面水平位移、垂直位移的关系,采用数值方法模拟计算了龙门山地区主要断层转动在地面产生的水平位移、垂直位移的空间分布,并将计算结果与位错理论模型模拟的结果进行对比。结果表明:1)断层转动在地面产生的水平位移和垂直位移与断层滑动在地面产生的水平位移具有相同的数量级;2)断层转动产生的水平位移场在空间分布上与断层滑动产生的地面位移具有相似的空间分布特征,但在大小和方向上与断层滑动产生的地面位移存在一定的差异;3)断层转动在地表产生的垂直位移比断层滑动产生的垂直位移在空间区域小,主要发生在断层端点附近。
基于1999—2007年GPS水平速度场资料,利用块体模型和跨断层速度剖面,并结合断裂带两侧应变场的分布,分析了海原-六盘山断裂带分段及整体运动变形特征。结果表明:托莱山与冷龙岭断裂的滑动性质为走滑兼挤压;金强河断裂变形最显著,剪切应变积累程度最高;毛毛山-老虎山断裂中的毛毛山段比老虎山段应变积累大;海原断裂(狭义)左旋走滑速率为5 mm/a,海原地震至今仍以蠕滑调整为主;六盘山北段有2.4 mm/a的挤压量,其挤压应变积累相对显著,而六盘山中南段变形不明显。海原-六盘山断裂带由西向东整体呈现出走滑兼挤压-走滑-挤压的构造转换样式。
为了综合反映水库水位高程、水位变化速率、水位特定高程三方面因素对水库地震活动的影响,引入模糊数学方法,定义水库水位从属函数,并结合水库地震的流体扩散机制假设,讨论了从属函数阈值选取和水体对水库地震活动的影响时间等问题。在此基础上,给出了一种研究水位变化与地震活动之间关系的定量方法,并使用该方法研究了浙江珊溪、福建水口、广东新丰江等三个水库地震与水位的关系。结果表明,水库蓄水初期水位是影响库区地震活动的主要外因,但三个水库的影响时间是有差别的,新丰江水库约为6年,水口水库约为5年,珊溪水库约为4年。
以GNSS连续站高程分量观测时间序列为例,讨论了不同噪声水平和数据缺失情况对GNSS时间序列分析结果的影响。结果表明,同样的数据缺失,噪声水平越高,对分析结果的影响越大;同样的数据缺失总数,数据缺失连续对分析结果的影响最大;在观测噪声较大的情况下,如果缺数天数超过一定的数量,通常无法用数据插补的方法弥补得到与观测时间长度相当的周期信号的较为可靠的结果。在此基础上,讨论了不同的可靠性需求下对观测数据的要求。并指出,如果顾及年及更短周期变化的情况下,要保证用一年的时间序列观测值求得的线性速率偏差在10%内,例如当噪声水平为9 mm时,则连续缺数应不超过11天,离散缺数应不超过12天。因此在用GNSS连续站高程时间序列研究地壳垂直运动时,应对GNSS连续站的运行状况进行严格的筛选。
通过实测COMPASS数据处理,分析COMPASS伪距观测值精度与卫星高度角的关系,以及当前4GEO+5IGSO导航星座COMPASS伪距单点定位的精度。结果表明,COMPASS伪距多路径效应和观测噪声在0~3 m之间变化,其精度为0.3~0.7 m;卫星高度角越大,多路径效应和观测噪声越小;GEO卫星受到的多路径效应和观测噪声要明显小于IGSO卫星;COMPASS伪距单点定位精度(RMS)在N、E、U方向上分别为3.33、3.45、8.84 m。
利用北京市GPS连续观测网资料反演可降水量,分析2011-07-24—26日暴雨天气过程中GPS可降水量变化特征。研究结果表明,GPS可降水量的变化在暴雨期过程的3个阶段特征为:可降水量的急升时间长短、升幅、量值大小反映水汽累积情况,它与暴雨期降水过程有较明显的对应关系;暴雨过程中可降水量急升达到峰值的过程伴随着明显的降水,进入高值波动阶段后,降水继续维持;可降水量下降的过程中,降水逐步减小至停止。通过北京5个站GPS可降水量变化对比,发现北京GPS可降水量的变化对应了从西南到东北的水汽输送过程。
利用经验模态分解,将北京房山和十三陵跟踪站2000—2006年高程方向时间序列,分解成有限个频率逐渐降低的本征模态分量和表征时间序列线性变化趋势的残差,得到两个站的线性变化速率分别为-0.533 mm/a与-2.083 mm/a。对各分量进行Hilbert变换,得到二维Hilbert边际谱和时间-频率-能量的Hilbert频谱图。结果表明较大振幅的周期项对应的频率均在3 cycle/a以内,两测站均存在半周年信号与周期约为351天的周年信号,以及一个非线性变化趋势项。对时间序列进行EMD低通滤波,并与sym6、db8小波滤波结果进行比较,结果表明EMD去噪结果相对较好,光滑且无毛刺,说明EMD滤波方法具有更强的剔除瞬时强噪声的能力。
基于香港卫星定位参考站网的实测气压及GPS观测数据,分析气压对天顶总延迟(ZTD)和天顶静力学延迟(ZHD)解算精度的影响。结果表明,在GPS/MET的业务工作中,ZTD对GPS数据处理过程中所采用的气压参数的精度要求较低,甚至可以采用某些气压估计模型(如GPT模型)获得气压参数值;在对天顶静力学延迟参数进行估计时,则需采用精度较高的实测气压参数;对于气象台站和GPS测站位置不一致的情形,应根据两者之间的位置关系,作与高度相关的偏差改正,以便得到GPS测站上高精度的气压参数。
空间直角坐标转换需要两套坐标系中公共点的三维坐标值,选取不同的公共点,列立相对应的误差方程求解转换七参数或者十三参数。通过模拟11行15列一共165个测量点在两个不同测站中的坐标,分别选择线性、矩形以及三角形的公共点不同分布位置,以及不同数量的公共点,研究利用其求出的坐标转换参数解算外围以及内部点坐标与理论坐标对比,并以其点位差的欧氏距离作为拟合曲面数据,利用改进的Shepard差值模型建立解算精度的曲面模型,得出其解算点位坐标精度的分布规律。
分析长三角地区GPS连续监测站斜路径水汽观测值的分布情况,特别是不同空间分辨率和时间分辨率条件下,斜路径观测值对网格的覆盖情况,研究了利用此区域网进行水汽三维层析的可行性。结合数值预报资料,采取模拟仿真方法,研究了该区域网用于水汽三维层析的加密方案。实验分析可知,长三角GPS监测网测站几何结构较差,观测值分布不均匀,给层析解算带来一定困难。同时,加密GPS监测网能够从整体上提高层析的精度,主要是改善了底层格网内水汽的垂直结构。
采用时间序列方法对高精度磁悬浮陀螺全站仪采集的原始电流数据进行分析,得出仪器用于计算定向角的转子电流数据多数情况下属于非平稳时间序列,其非平稳时间序列在不同的观测条件下表现出随机趋势性、周期性、条件异方差、异常观测值的特性。研究基于磁悬浮技术的陀螺全站仪定向误差数据的数学模型,用差分的方法剔除趋势项,用BoxJenkins方法对平稳随机序列建模,根据不同的数据特征建立不同的时间序列模型预测和控制用于计算定向角的电流数据的精度,提高定向角的精度。