2014年, 第34卷, 第5期
刊出日期：2014-09-26
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 1-5.
基于龙门山断裂带周边多年的GPS观测数据，分析了“5.12”汶川Ms8.0地震和“4.20”芦山7.0级强烈地震前龙门山断裂带周边的地壳形变特征。结果表明：1）两次强震都发生在挤压缩短的典型应变率“低值区”断层段；2）由于汶川Ms8.0地震对周边区域震后地壳变形的调整作用，龙门山断裂带南段的水平应变率明显增大，但对比周边区域，芦山Ms7.0地震发生位置为一个相对的“低值区”，其挤压缩短的典型应变率为30 nanostrain/a，而其南侧和北侧的挤压缩短的典型应变率量值至少在60 nanostrain/a以上。其原因可能是即将发生大地震的孕震区域，其应力已处于岩石破裂的临界状态，岩石的弹性变形积累也已趋于极限状态，因此其地壳形变的增量或应变率将趋缓或保持低值。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 6-10.
利用2008年汶川震前的GPS速度场，计算青藏高原东部主要断层背景地震活动性和发震概率，然后根据密集的近场同震形变约束的精细的汶川地震破裂模型，分析汶川地震引起的周边断层库仑应力的变化，并对应力扰动后周边断层发震概率的变化进行定量估计。研究表明，鲜水河断裂道孚-康定段有明显的应力增加，最大应力增加值达0.67 bar；东昆仑断裂、嘉黎察隅断裂、岷江断裂南段和成都德阳断裂东北段应力增加值较小；而鲜水河断裂康定-泸定段、岷江断裂北段、成都德阳断裂西南段和虎牙断裂的应力积累则明显降低。综合震前发震概率和汶川地震应力变化影响估算的应力扰动后的发震概率表明，受汶川地震影响，鲜水河断裂道孚康定段发震概率明显增加，大震发生概率接近震前的2倍。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 11-16.
研究比较了海底地形反演的空域法、频域法和最小二乘配置法，选择3个2°×2°实验区域进行海底地形实算。结果表明，空域法计算结果精度虽然较频域法和最小二乘配置法略高，但计算速度非常慢，不适用于大区域海底地形模型的计算；频域法由于可以采用FFT算法，计算速度很快，精度也较高；最小二乘配置法需要已知海底地形的详细统计信息，这与海底地形反演目的相矛盾。本文还采用频域法，联合垂直重力梯度异常和船测海深数据反演了实验区域海底地形，验证了垂直重力梯度异常数据用于海底地形计算的可行性。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 17-20.
为了解汶川M8.0地震临近前震源初始破裂区小震群活动特征，重新确定研究区域地震震源位置，并求解震前都江堰两次较大有感地震震源机制。结果显示：1）M8.0地震临近前，震源初始破裂区附近出现地震活动增多、小震群分布成带现象；地震条带东南端起始都江堰聚源镇，总体以约西42°北往西北延伸至都江堰龙溪镇，长约20 km；2）地震条带东南端地震震源深度较浅，均在地表之下10 km以内，随着时间推移，小震活动自东南向西北扩展至紫坪铺水库和汶川主震初始破裂区，发生地震的部位也向深部迁移约7 km；3）2月14日
ML3.7地震震源机制解滑动角为93°，北东盘垂直向下运动，与小震群扩展图像显示的汶川主震初始破裂点附近下盘下插现象一致，表明汶川主震初始破裂点在震前已被撕裂，为主震能够从此处开始破裂准备好了必要条件；4）2月28日ML3.8地震不仅已经位于龙门山中央主断裂，而且得到与汶川主震比较接近的震源机制解，两者应力状态一致，应属于直接前震。 -
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 25-29.
分析地壳中应变能密度变化率在孕震过程中的演化规律，并利用中国地壳运动观测网络喜马拉雅项目多期GPS观测资料，结合中国大陆地震波速度结构，计算川滇地区地壳应变能密度变化率场。结果表明，2001~2007年，以逆断层为主的龙门山断裂有很强的应变能积累背景；而以走滑为主的红河断裂、怒江断裂、澜沧断裂和南宁河断裂，无应变能积累背景；2007~2009年，受汶川地震同震影响显著，应变能累积整体较高，对鲜水河断裂、马边盐津断裂、昭通断裂、华容山断裂和红河断裂的影响较大；2009~2011年，汶川地震对该区域的影响减弱趋势明显，应变能累积较快的区域与2007~2009类似。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 35-39.
对华北地区1999年以来的大规模GPS流动站、连续站观测资料采用最新的数据处理策略进行统一处理，获得364个测站的有效垂直运动速度场。结果显示，该区域垂直形变有升有降，总体上与地貌相关：山西高原、燕山及苏鲁带以隆升为主，而华北平原由于开采地下水造成大面积下沉。通过对垂直运动场进行区域平均分析，得到山西高原平均上升速率为1.8 mm/a，苏鲁造山带及燕山地区上升速率不显著。华北平原的垂直运动主要以沉陷为主，最大下沉速率达144.0 mm/a，平均为40.0 mm/a。大规模GPS垂直运动特征显示，华北地区现今垂直运动是新构造运动的继承，并叠加有人为造成的地面沉降。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 45-49.
基于动力法对重力卫星任务中轨道及星间测距等观测量误差特性的仿真分析，研究了观测量误差的量级和特性变化对最终重力场解算的影响。结果表明，定轨精度对于重力场低阶项贡献较大，星间测距数据则对重力场中高阶贡献较大；在当前定轨2～3 cm精度下，重力场解算的精度主要取决于低低跟踪数据，其精度越高，重力场反演精度也越高；但当星间距离变率精度达到nm级而轨道误差不变时，定轨精度在一定程度上会影响重力场反演精度，尤其是对低阶项部分影响极大，因此在新一代重力卫星任务中，需要同时考虑提高定轨精度问题。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 50-54.
郯庐断裂带中段的东西两侧是两个截然不同的地质构造单元，西侧属于华北板块的鲁西隆起区，东侧属于扬子板块的苏鲁块体。从两大板块开始碰撞一直到后期的地壳强烈改造，鲁西隆起与苏鲁地块在地壳结构上存在明显的差异。本文利用反射率方法对深地震测深宽角折射/反射记录进行模拟计算，得到两个块体的一维地壳速度结构模型。通过比较发现，鲁西隆起区的莫霍深度比苏鲁块体的莫霍深度深7 km，而苏鲁块体的平均地壳速度仅有5.94 km/s，比鲁西隆起区的平均速度6.34 km/s要低许多,这与苏鲁块体岩石圈后期经历的强烈改造有较大关系。扬子板块与华北板块的相互作用，经历了俯冲、强烈碰撞挤压、再到后期折返、岩浆底侵以及郯庐断裂在中生代经历的巨大左行平移等过程，这都是地壳后期改造的原因。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 59-63.
基于中国地壳运动观测网络1999～2013年的GPS区域网资料，并结合中国大陆构造环境监测网络2009～2013年的GPS资料以及境外天山、帕米尔等地区公开发布的最新速度场结果，获取整个天山及邻区较为完整的地壳运动图像，以此研究天山及邻区的现今地壳缩短速率及其空间变化。初步结果表明，自西向东分别横跨帕米尔北缘逆冲断裂带、柯坪塔格逆断裂褶皱带、库车逆断裂褶皱带、玛纳斯逆断裂褶皱带和吐鲁番中央隆起逆断裂褶皱带的5条GPS速度剖面显示，整个天山南北向的缩短速率由西向东逐渐减小，且剖面内的地壳缩短与变形并非线性分布，其现今地壳缩短速率分别为26、20、12、9和4 mm/a。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 64-69.
选取ITRF2008框架下中国区域内5个IGS基准站（WUHN、BJFS、URUM、KUNM、SHAO）2012年的观测资料，利用TriP软件解算得到基准站的坐标时间序列。提出一种改进的野值剔除方法，对剔除野值后的坐标时间序列进行噪声和周期特性分析，并将实验结果与GAMIT/GLOBK双差解算得到的坐标时间序列分析结果进行对比。实验结果表明，中国境内的IGS站坐标时间序列存在一定的趋势性和周期性运动，各站的最优噪声模型不尽相同。URUM、KUNM、BJFS、SHAO基准站最优噪声模型都表现为BPPL+WN，但WUHN基准站N、E、U方向坐标时间序列分量噪声模型分别为BPPL+WN、FN+WN、PL+WN。在适用于BPPL+WN的噪声模型中白噪声分量值仍占主要部分，普遍大于2 mm；BPPL分量只有WN分量的1/10左右，在0.28～0.89 mm之间。就噪声分量的大小来说，双差解算得到的坐标时间序列中噪声普遍小于利用TriP解算得到的结果，而两种方法解算得到的各测站噪声模型也有一定差异。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 75-81.
基于时序分析、频谱分析和小波分解方法，利用1999～2013年IGS全球电离层格网数据，对中国区域TEC年际变化、季节变化、日变化及空间分布特性进行研究。结果显示，TEC随空间分布白天差异大而夜间较小；总体上在低纬地区高于中纬地区，在冬季存在异常；一天中，其峰值一般出现在LT12:00～16:00，谷值在LT04:00～06:00，其中峰值时刻随纬度的增大而向前推移；平静期TEC在春季出现一年中的峰值，而活跃期则在秋季；TEC存在明显的183 d的半年周期。另外，中国区域除2001年外不存在“冬季异常”现象。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 90-93.
为消除载波相位观测值中存在的小数偏差项，将消电离层模糊度分解为宽巷模糊度与窄巷模糊度，通过星间单差消除接收机端的宽巷模糊度与窄巷模糊度小数偏差，并利用卫星端宽巷模糊度小数偏差恢复宽巷模糊度的整数特性，而卫星端的窄巷模糊度小数偏差则包含在CNES提供的精密卫星钟差数据中，应用其钟差数据也可以恢复窄巷模糊度的整数特性。利用IGS站观测数据进行分析表明，模糊度固定成整数后，星间单差精密单点定位固定解与非差精密单点定位浮点解相比，定位精度有显著改善，三维定位精度的最大改善率达63.8%。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 114-119.
在GNSS控制网平差中，需将GNSS基线向量误差在不同坐标系间转换。以足够的精度推导了GNSS基线向量误差从空间直角坐标系到大地坐标系、再到高斯平面直角坐标系的严密转换公式。鉴于严密转换过程分两步进行且转换矩阵复杂，从转换过程中的全微分公式入手，将大地坐标系中的误差单位统一用长度表示，推导了基线向量误差从空间直角坐标系到大地坐标系的转换公式。在此基础上，也研究了GNSS基线向量误差从空间直角坐标系到站心直角坐标系的转换。理论和算例证明，严密公式是正确的，而后两种简化公式亦可代替严密公式，且形式更为简单。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 120-124.
针对最小二乘解算中的大规模矩阵求逆问题，基于MPI实现了高阶稠密对称正定矩阵的GaussJordan并行求逆算法，减少了计算耗时；通过优化矩阵读写、存储等方式降低了单个计算节点的内存耗用量，拓展了算法的可移植性。通过并行读写效率、单节点进程数、加速比和相对效率等因素评价算法的计算效率，计算结果表明：通过引入并行读写、减小单个计算节点的负荷等方式，并行求逆的相对效率峰值可达60%。以卫星重力场反演为例，采用曙光集群上的8个计算节点分别恢复截断阶次为120、240的地球重力场模型，求逆耗时为229 s、7 395 s，单个节点的内存耗用峰值为205 MB、1.57 GB，反演精度可达10-18量级，表明该算法能够快速稳定地获取最小二乘问题的最优估值。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 130-133.
为解决控制点平面坐标与高程异常值中均含有误差的情况下求解模型参数的问题，对应用总体最小二乘算法(TLS)建立G-M模型求解拟合模型参数的方法进行讨论,重点对应用稳健总体最小二乘算法解决控制点之间观测值精度不等对参数求解有影响的问题进行探讨。对基于稳健估计思想的TLS迭代定权算法进行讨论，并通过算例与其他两种算法进行比较。结果表明，基于稳健估计的TLS算法能更好地解决含有误差的控制点已知坐标对GPS高程拟合模型参数求解有影响的问题。
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大地测量与地球动力学. 2014, 34(5): 168-173.
基于鲁棒马氏距离，提出了针对LiDAR点云的粗差探测与剔除算法。首先，将LiDAR点云数据划分为子块，对各个子块点云分布的中心、尺度等统计参数使用确定型最小广义方差估计算法进行鲁棒估计。而后计算各点的鲁棒马氏距离，根据鲁棒马氏距离的平方服从卡方分布的假设，在指定的置信度下得出相应的粗差判别限，对点云的粗差进行识别与剔除。将粗差探测与剔除算法应用到甘肃天水桥子沟一条典型切沟的测量数据中，测试了点云分块中不同子块大小与detMCD中不同子样本相对大小这两个参数与粗差剔除率的关系。结果表明，随着子块平均点数的增大，粗差的剔除率逐渐增大；而随着子样本相对大小的增加，粗差的剔除率逐渐减少。通过粗差剔除前后的点云TIN图像和剖面图像比较,本文提出的粗差探测与剔除算法可以有效去除LiDAR点云数据中的粗差，提高粗差剔除的准确性与可靠性。
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鄂公网安备 42010602003219号