依据GPS结果,采用“块体加载”有限元方法对汶川地震前后山西断陷带的地壳运动进行数值模拟。结果显示:震前该区呈相对均一的NW向拉张,震后以构造挤压为主,南端为强烈拉张,主压应力最高值为前期5~6倍,主张应力最高值为前期的2倍,主压应力方向自北而南由NW向转为NEE向。这些与跨断层短水准、长剖面水准、GPS长基线时序曲线等解算结果一致,表明汶川地震后鄂尔多斯与华北平原块体之间相对挤压、扭错增强,并导致山西断陷带地壳形变与构造应力场变化明显。
基于中国地壳运动观测网络工程项目2006—2010年GPS监测成果,获取了大同盆地现今地壳三维形变场,基于此利用图形单元应变分析方法结合参数显著性检验方法,获取了大同盆地现今地壳应变参数及其分布特征,并分析了其与大同市地裂缝群发育的构造成因关系。研究结果表明:大同盆地现今地壳运动呈现出整体水平拉张、内部断陷下沉的发展模式;盆地内部整体以NW-SE向拉张应变为主,以盆地西北部最为显著,量值为1.9×10-6/a,而此区域正是盆地内地裂缝最为发育的地区;盆地内地裂缝为NE向断裂活动所致。
以1999—2011年西藏、青海地区GPS区域站观测结果为基础,利用欧拉模型、多核函数法和球面应变模型,计算了青藏高原中南部地区区域整体无旋转基准下的运动场和应变场,对汶川地震前后两个时段的结果进行了对比分析。结果显示:青藏高原中南部地区多年来的总体运动特征未发生较大改变,整体以东西向拉张运动为主,中部以南北向的压缩变形为主,并且由南向北逐渐向两侧分异。北向运动主要集中在喜马拉雅块体和拉萨块体的中部,在拉萨块体的北部,北向运动已明显减弱。而在拉萨块体与羌塘块体分界处,区域运动方向已经明显转为东西向运动。汶川地震以后研究区东向运动有一定加强。
利用福建地区GPS连续观测资料,对该区的地壳变形总体特征及应变分配情况进行了研究。主应变率结果表明,福建沿海地区以NW向挤压变形为主;应变率量值在福建东南沿海最大,向内陆地区量值逐渐减小、方向逐渐偏转;政和-海丰断裂两侧存在明显变形差异,西侧以NE向挤压为主,东侧的东南沿海地区(26°N以南)以NW-EW向挤压为主,东北沿海地区(26°N以北)以NW-NS向挤压为主,并且该断裂带附近存在明显的剪切运动。福建沿海地区部分测站运动特征表明该区存在较明显的剪切变形。
根据GRACE重力场月均值结果,结合300 km平滑半径的扇形滤波器,计算了地面05°网格点上的重力扰动的时间变化,并利用经验正交函数方法对重力扰动值进行分析,获得与地震相关的同震重力扰动变化。结果显示,对于苏门答腊、智利和日本三次大地震,采用经验正交函数方法能够很好地获得地震同震重力扰动的变化;而对于汶川地震,由于震级相对较小,同震信号完全湮没在其他信号及误差中,因而无法获得其同震重力变化。为了检验多大的地震引起的同震重力信号能够从GRACE重力场结果中提取出来,以汶川地震为例,将理论计算的地震重力扰动加入到由GRACE重力场观测结果计算的重力扰动中,然后用经验正交函数方法对其进行分析。模拟结果表明,当震级大于Mw8.8时,地震的同震信号能够被分析出来;而当震级小于Mw8.6时,则不能分离出同震信号;震级介于Mw8.6~8.8时,有可能分离出同震信号。
介绍利用GPS和GRACE观测结果联合反演北美洲的地球模型参数,并检验现有的冰盖模型(ICE-5G and ICE-3G)的预测结果是否与卫星观测结果相符合。反演结果表明,现有的冰盖模型不能正确给出哈德逊海湾西部和东南部两个区域的重力变化中心,预测结果与GRACE卫星观测结果不符合。对ICE-5G冰盖模型的修正试验证实,在哈德逊海湾西部冰盖体积要减小~20%,而在东南部冰盖体积要增大~40%,这样才能使模型计算的垂直形变和重力变化与GPS和GRACE观测结果一致。基于三层地球模型的反演结果表明由卫星观测数据估计的岩石圈有效厚度 (~150 km,80%置信度) 大于由相对海平面数据得到的估值(~90 km); 上、下地幔的有效黏性系数分别为3.7 × 1020 Pas 和1.9 × 1021 Pas (90%置信度),比由相对海平面数据得到的相应估值小~20%。
为解决GPS反演大气可降水量(PWV)所需的气象参数,通过标准大气(SA)模型分析插值得到了GPS站气压与相邻探空站气压、GPS站与探空站之间高差的关系,及基于分段高差的气压插值公式。该公式与标准大气模型精度相当,且在高差小于100 m时,其计算更为简单。利用新的气压插值公式、Saastamoinen干延迟模型与建立的局地加权平均温度模型,将四个IGS站(BJFS、KUNM、LHAZ和TWTF)提供的对流层天顶延迟转化得到大气可降水量(GPS PWV),与探空大气可降水量(RS PWV)进行对比,结果表明在不同高差条件下基于分段高差的气压插值模型计算得到的GPS PWV与RS PWV差值的均方根误差为1~3 mm,说明该气压插值模型可应用于无气象数据的GPS反演PWV。
以灰色GM(1,1)模型初始条件的优化为主要研究目的,分别讨论了以x(1)(1)、x(1)(n)为初始条件的GM(1,1)建模机理;提出了同时利用x(1)(1)和x(1)(n)为GM(1,1)模型初始条件的新方法,以x(1)(t)的模拟值与原始数据的1-AGO序列的误差平方和最小为约束条件,推导了初始条件优化后的预测模型公式;对模型预测精度起决定性作用的参数进行分析,给出了初始条件优化后模型的适用范围。经大量的数据模拟和预测,发现初始条件优化后的GM(1,1)模型各项精度指标均优于传统的GM(1,1)模型。
分析InSAR技术监测滑坡灾害存在的技术难点,提出采用L波段的高分辨率PALSAR雷达数据,基于雷达干涉测量技术及多源观测数据,对滑坡地质灾害进行综合监测。以北京房山区史家营滑坡为实验区,选取2008—2010年7景ALOS PALSAR雷达数据,通过分析时空基线构建4个干涉对,分别获取了不同时段的滑坡分布及滑坡位移,并对滑坡位移及相干图进行分析。试验证明基于雷达干涉测量技术联合多源观测数据是进行滑坡地质灾害定量监测的最有效的手段之一。
鉴于地理要素分类与编码在地理信息组织、数据转换等方面的应用作用,提出基于地理要素分类与编码的基础地理数据库构建策略,并借助Geodatabase按照现行分类原则在大类上构建要素数据集,在中类上构建要素类。在此基础上,建立要素分类编码与要素类的映射机制,将其应用于DLG数据入库软件开发中,并通过ArcGIS Engine和ObjectArx两者无缝结合开发数据转换接口嵌入AutoCAD进程中得到体现,从而实现DLG数据自动、高效地入库。
针对INS/GNSS组合导航中GNSS观测值存在粗差的问题,研究了基于抗差EKF的紧组合导航算法。给出了INS在当地水平坐标系下的误差方程和INS/GNSS紧组合量测方程,根据量测方程建立了最小二乘解算模型,利用最小二乘残差统计量构造了等价协方差矩阵,给出了相应的计算过程,并利用实测数据对算法进行了验证。结果表明:当GNSS观测值中存在粗差时,基于抗差EKF的紧组合导航能够较好地削弱粗差观测值的影响,提高了组合导航系统的精度。
采用总体最小二乘方法研究地壳应变(率)参数的反演,不仅考虑观测值的误差,同时考虑通常由监测点坐标组成的反演参数的系数矩阵的误差影响,推导了利用监测点位移或速度反演地壳应变(率)参数的总体最小二乘方法的求解公式;基于反演参数的系数矩阵中既含有不依赖于监测点坐标的常数部分又含有监测点坐标部分,将系数矩阵分为两部分,通过矩阵拉直运算求解总体最小二乘方法反演应变参数的随机模型;通过模拟算例比较分析了利用总体最小二乘方法与最小二乘方法反演地壳应变参数的差别,证实了总体最小二乘方法研究地壳应变参数的合理性和实效性。