2011年日本东北MW9.0大地震不仅造成日本境内地表产生超过5 m的同震位移和显著的震后变形,在中国大陆东部地区也引起明显的远场同震及震后变形。本文利用1999~2017年GPS连续站和流动站观测资料,计算高空间分辨率的远场同震和震后变形位移场。结果表明,2011年日本东北MW9.0地震对中国105°E以东区域产生了E向运动的同震变形,对中国东北和山东半岛产生了可观的震后变形,且GPS震后变形的累积量已超过相应台站的同震位移量。利用日本大地震在中国东部地区产生的远场同震和震后变形位移场,可为维护区域大地参考基准和反演岩石圈及上地幔的流变性质提供定量约束。
利用海南及邻区1999年以来GNSS资料及1970年以来水准数据获取三维运动速度场,分析地壳运动特征,结合东南亚水平运动背景场分析周缘板块对海南地块及华南地块陆缘速度场的影响。结果表明,海南岛三维运动以白沙断裂为界,岛北部以海口-屯昌为界。华南地块各观测点E向运动速率自西向东逐渐减小,至陆缘区域速率最小,各观测站间运动速率差异性小;S向运动速率自西向东逐渐增大;位于23°~26°N区域观测点的速度场与其南北两侧存在差异。华南地块运动受印度板块与欧亚板块碰撞和挤压影响,陆缘地带还受太平洋板块、菲律宾海板块活动及南海扩张运动影响,澳大利亚板块对区域运动影响较小。
以多源观测为约束,利用近场GPS、InSAR同震位移和强震观测数据联合反演2017年九寨沟MS7.0地震发震断层的几何形状和破裂模型,并初步分析其地震成因。结果表明,九寨沟地震的发震断层走向154°,倾角80°,以左旋走滑为主,兼有少量正断分量;地震破裂主要集中在2~12 km深度范围,最大滑移量为1.6 m,位于地下6 km深处,断层在近地表没有滑移;地震释放的地震矩为5.59×1018 Nm,矩震级为MW6.44。结合余震分布认为,该地震的发震断层为隐伏的虎牙断裂北段。
为建立高精度的边坡位移预测模型,采用相空间重构(PSR)将边坡位移时间序列数据转换为多维数据,同时构造小波核函数改进的支持向量机模型,建立PSR-WSVM模型并应用于边坡位移预测。将PSR-WSVM模型预测结果与传统支持向量机(SVM)模型、小波支持向量机(WSVM)模型和基于相空间重构的支持向量机(PSR-SVM)模型预测结果进行对比,通过平均绝对误差(MAE)、平均绝对误差百分比(MAPE)和均方根误差(RMSE)3个精度评价指标验证PSR-WSVM模型的可行性。工程实例结果表明,PSR-WSVM模型预测结果的3个精度评价指标都优于另外3种模型,边坡位移预测的精度明显提升。
处理分析2016~2019年湖北及邻区流动重力测网资料,获得2016-09~2019-09的14幅长期和近期重力场变化图像,结合2019-12-26湖北应城M4.9地震,分析震前重力场变化特征,结果表明:1)对应城M4.9地震起控制作用的断裂为襄樊(襄阳)-广济(武穴)断裂,是正负重力变化转换带;2)应城M4.9地震重力异常变化有一个上升-下降的过程,在下降过程中发震;3)应城M4.9地震与秭归M4.5和M4.1地震一样,震前重力场异常变化持续时间较长,可能与两湖地区活动断裂活动性弱、相对运动量小、应力难以集中有关。
基于蓟县GNSS基准站1998~2018年近20 a的绝对重力长期变化资料,联合地面大地测量(绝对重力、GNSS)、地表及地下水文数据和GRACE卫星重力数据,计算并分析由地表垂直位移、地下水及地表水负荷等不同物理信号产生的重力效应,获取各影响因素的长期重力变化特征,并对结果进行深入分析研究,得出以下结论:1)蓟县基准站绝对重力近20 a的长期变化总体呈下降趋势,变化率为-1.64±0.53 μGal/a;2)2004~2017年井水位数据显示,蓟县GNSS基准站所在地区地下水水位呈现明显的下降趋势,变化率为-0.66±0.07 m/a,产生的重力效应为-1.94±0.22 μGal/a,是影响该点重力变化的最主要因素;3)综合分析蓟县基准站地面绝对重力和其他各因素重力效应的长期变化特征认为,该点存在每年0.43±0.58 μGal的重力上升变化,可能与首都圈地区上地幔顶部高密度物质的上涌有一定关系。
本文对松原5.7级地震前地磁垂直分量日变化低点时间时空演化特征进行研究,结果显示:1)以去除经度效应后低点时间为0 h的等值线作为低点位移分界线,松原5.7级地震的震中分别位于2018-04-13分界线上和2018-04-24分界线附近;2)异常日期间,中国大陆地磁垂直分量日变形态存在分区特征,去除经度效应后低点时间为正、负的区域内日变形态分别以“W”型和“V”型为主;3)在2018-04-13和2018-04-24这2个异常日期间,中国大陆都存在去除经度效应后的低点时间高梯度带,松原5.7级地震的震中分别位于2018-04-13高梯度区边缘和2018-04-24高梯度区东侧。
对SWARM卫星进行简化动力学精密定轨,估计接收机天线相位中心偏差(PCO),并基于所得到的载波相位残差对天线相位中心变化(PCV)误差进行建模,验证其对轨道精度的影响。结果表明,当使用PCO信息时,定轨精度改善明显,径向、切向和法向的RMS值分别提升47%、48%和66%;加入PCV模型后,3个方向的精度有mm级的提升。SLR检核结果显示,同时考虑PCO和PCV,SWARM三颗卫星的平均RMS值为2.29 cm,与事后科学轨道十分接近。对比不同分辨率PCV模型定轨的结果发现,选择5°×5°PCV模型较为合适。
受BDS-2、GLONASS、Galileo卫星跟踪站在全球范围内数量少且分布不均匀的影响,在BDS-2、GLONASS、Galileo定轨过程中需要联合GPS解算高精度公共参数,以提高轨道精度。为优化联合定轨的数据处理策略,需要重点分析联合定轨中公共参数对轨道的影响,从理论上分析无电离层组合中公共测站坐标、对流层和接收机钟差参数对多系统联合定轨的贡献量,然后开展单系统和多系统联合定轨实验。结果表明,高精度的公共参数使各单系统的定轨精度有显著提升,BDS-2的IGSO及GLONASS、Galileo定轨精度提升20%,BDS-2的MEO定轨精度提升60%。
本文选取GPS系统和Iridium系统,采用数学仿真技术初步分析了LEO星座对GNSS在精密单点定位中的增强作用。在仿真了BJFS站GPS和Iridium观测数据的基础上进行Iridium增强GPS的伪动态下精密单点定位实验,结果表明:与GPS单系统相比,GPS+Iridium双系统的可视卫星数平均增加1.5颗,GDOP值和PDOP值降低0.25左右;Iridium增强GPS后PPP滤波矩阵的条件数快速减小,提升了PPP滤波矩阵的稳定性,提高了天顶U方向的定位精度,从而提高了三维的定位精度,PPP收敛时间缩短了30%以上;采用单差MW法固定PPP模糊度,分别以Ratio=1.5、3、5作为模糊度固定成功的指标,并与模糊度仿真值对比,PPP模糊度首次固定成功所需的时间缩短40%以上。
在最新的能接收到北斗三号新信号B2a及B2(B2a+b)的MGEX测站数据基础上,分析BDS-3信号的载噪比、多路径及卫星的三维位置精度因子(PDOP)。结果表明,与GPS相比,BDS的载噪比B2(B2a+b)>B2a≈L5>B3≈B2b>B1≈L1>L2,多路径误差B2(B2a+b)<B2a≈L5<B3≈B2b<L2<L1<B1;PDOP值BDS-2+3与GPS相近,且与GPS组成多系统后PDOP显著减小,并较为稳定。
采用福建地区天然地震和人工爆破事件波形记录,通过一维离散小波变换(DWT)及4层小波包变换(WPT)对信号进行分解,提取出用于识别的4种波形小波特征:小波能量比特征、小波包能量比特征、小波包香农熵特征及小波包对数能量熵,此外还提取出P/S震相振幅比;采用BP神经网络对4种小波特征及分别加入P/S震相振幅比的组合特征进行识别效果检验,结果表明,单小波判据小波能量比特征识别效果好;双判据组合P/S震相振幅比和小波包对数能量熵的组合识别效果最好,可考虑作为实际天然地震与人工爆破在线自动识别系统的识别判据。
详细分析了4台CG-5型重力仪的静、动态漂移特性,结果发现,单次的静态测试结果中,CG-5型重力仪静态漂移呈很好的线性上升趋势,但划分不同时间尺度,每个时间段的仪器漂移率仍存在一定差异。同时,静态漂移率也存在长期变化的特征,不同测期CG-5型重力仪的漂移率差异较大:刚出厂时,CG-5型重力仪的漂移率变化幅度较大;随着时间变化,幅度逐渐减小,最终在一定区间内震荡。4台仪器的动态漂移率与仪器空间变化关系不密切,但仪器间的漂移特性在静态漂移率的长期变化、上下山的动态实验和单个测期各测线的动态漂移率变化中都表现出较为一致的变化趋势。基于以上认识,采用分时段平差的方法对观测数据进行分段漂移改正,改正后各台仪器和总体的联测精度指标均有所提高。