2024年, 第44卷, 第3期
刊出日期：2024-03-15
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 221-227.
基于1999~2007年、2009~2013年、2013~2017年和2017~2021年共4期GNSS地壳运动速度场构建GNSS速度剖面，分析西秦岭北缘断裂带各次级断裂现今地壳差异运动特征，并进一步建立负位错模型反演获取各次级断裂现今闭锁程度与滑动亏损速率。结果表明：1）西秦岭北缘断裂带现今整体呈现出以左旋走滑为主、兼逆冲挤压的活动特征。2）1999~2007年，锅麻滩段和天水-宝鸡段整体处于强闭锁状态，漳县段和鸳凤段仅部分区段闭锁且闭锁程度较低，闭锁深度也较浅；2009~2013年，西秦岭北缘断裂带中段闭锁程度有所减弱，鸳凤段东部与天水-宝鸡段东部由较强闭锁转变为蠕滑状态，锅麻滩段和天水-宝鸡段中西部依然呈强闭锁状态；2013~2017年，西秦岭北缘断裂带整体处于较强闭锁状态，仅天水-宝鸡段东部呈蠕滑状态；2017~2021年，锅麻滩段中西部、漳县段、鸳凤段东部和天水-宝鸡段中部处于较强闭锁状态，鸳凤段中西部与天水-宝鸡段西部则呈蠕滑状态。3）各次级断裂滑动亏损速率整体分布特征与断裂闭锁程度基本一致。西秦岭北缘断裂带锅麻滩段和天水-宝鸡段中部现今处于较强闭锁状态，具有较强的应变能累积背景。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 234-239.
利用Sentinel-1A卫星SAR影像数据，对2023年塔吉克斯坦MW7.2地震开展同震形变提取，基于弹性位错模型进行断层反演，并以本文反演得到的右旋节面解为接收面，计算不同深度的静态库仑应力。同震形变结果显示，升轨LOS向最大形变量达15 cm，降轨LOS向最大形变量达16 cm。断层反演结果表明，此次地震最优发震断层走向为131.1°、倾角为85.7°，同震主滑移区分布在深度10~30 km范围内，以右旋走滑为主，最大滑移位置位于地下约20 km深度处，滑移量为3.49 m，未破裂至地表，矩震级为MW7.16。库仑应力结果显示，该区域库仑应力符合帕米尔高原已有的应力场及地质学研究结果，随着深度增加，其影响范围以发震断层为中心向外扩张，且自5 km深度往下，应力加载区逐渐侵蚀应力卸载区，并开始以加载区为主，在约10 km深度处开始发生余震活动，与本次发震断层相邻的2条断层未来短时间内地震风险性较小。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 240-245.
受GNSS硬件设备、通讯链路以及观测环境等因素影响，GNSS位移监测数据往往包含粗差，无法反映真实的变形特征。针对该问题，本文提出将稳健随机分割森林(robust random cut forest, RRCF)算法应用于GNSS位移监测数据粗差实时检测。仿真数据处理结果表明，RRCF算法粗差实时检测的准确率、精确率与召回率分别优于95%、98%、96%。地质灾害位移监测数据处理结果表明，GNSS位移监测数据发生异常突变时，RRCF方法检测结果与实际异常值情况吻合且误判率较低。总体而言，RRCF算法对GNSS位移监测数据异常实时检测的准确率和可用性均较好。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 246-250.
低轨卫星具有信号强度高、运动速度快的特点，引入低轨卫星可改善矿区、城市、峡谷等复杂环境下GNSS接收机观测数据质量差、定位精度较低的问题。采用混合构型低轨星座进行定位增强，利用仿真低轨卫星数据对不同数量、不同构型的低轨卫星在不同截止高度角情况下增强GPS PPP性能进行分析。结果表明：1）GPS联合LEO定位可以显著增加可见卫星数，降低PDOP值。2）在截止高度角为30°时，低轨卫星可显著提高GPS定位性能，改善定位精度并减少收敛时间。其中，主子星座（96+9）联合GPS定位与同卫星数低轨卫星相比，在提升子星座覆盖区域测站（HKSL）N、U方向定位精度及减少收敛时间方面效果更好。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 251-256.
为测试在建守时系统性能，提出基于GNSS载波相位的远程评估方法，并开展实验验证。以国家标准时间UTC(NTSC)为参考，基于西安和北京地区4个测站连续15 d的GNSS观测数据，分别采用PPP和载波相位共视(PCV)法解算得到待测守时系统相对UTC(NTSC)的时间偏差，然后对待测守时系统的相对频率偏差、频率稳定度等关键指标进行分析。结果表明，PCV和PPP时间传递链路的系统误差小，时间传递准确度高，采用PCV和PPP时间传递可准确测量相距较远的守时系统的频率稳定度、相对频率偏差等特性，可为下一步国产守时系统性能远程测试打下坚实基础。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 257-262.
针对卫星钟差预报中二次多项式模型存在易受噪声干扰、预报精度不高的问题，构建一种基于长短时记忆神经网络的multi-GNSS卫星钟差预报模型，并分析不同卫星系统、不同钟类型基于不同建模方案的模型精度。为验证该模型的有效性和可行性，利用LSTM模型、QP模型、QP-LSTM模型分别基于12 h和24 h钟差序列进行建模，预报1 h、3 h、6 h、12 h钟差。结果表明，LSTM模型建模24 h、预报1 h精度最高。multi-GNSS卫星钟差LSTM预报模型中Galileo系统精度最高，其次为BDS-2系统和GPS系统，GLONASS系统精度最低，精度分别为0.018 ns、0.069 ns、0.133 ns、0.242 ns。不同原子钟预报精度不同，氢原子钟预报精度优于铷原子钟、铯原子钟。LSTM神经网络模型预报精度相较于QP-LSTM模型提升27%，相较于QP模型提升36%。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 263-266.
提出一种顾及参数稀疏的GNSS瞬时钟差模型构建算法，该算法通过在最小二乘多项式拟合中附加L1范数项(Lasso)进行约束，并采用滑动建模的方式拟合钟差模型，即滑动Lasso拟合法。使用GFZ 300 s钟差产品作为训练数据，通过10折交叉验证获得正则化参数，建立钟差模型，并与常用的钟差建模加密算法进行卫星钟差拟合精度与PPP定位精度对比。实验结果表明，滑动Lasso拟合法在进行钟差拟合建模时，对于局部钟差数据中出现跳变过大的钟差值，可以有效消除其在拟合过程中对模型造成的影响，防止模型过拟合，进而提高钟差模型的拟合精度与PPP定位精度。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 267-271.
新生代印度板块持续碰撞和俯冲欧亚大陆的远端效应，波及整个天山地区，强烈改造了天山及相邻块体的岩石圈结构。为了更好地研究天山地区的岩石圈演化和形变过程，本文首先采用联合重力和地震数据反演方法，获得研究区岩石圈密度异常结构，然后考虑有效弹性厚度的横向变化计算研究区均衡剩余地形。结果表明，均衡剩余地形幅值在－1.6~0.9 km之间，且与各构造单元具有良好的对应性。天山各段的均衡剩余地形呈现不同的分布特征，中部为较高幅值的负值，指示剧烈增厚的下地壳；西部为较低幅值的负值，可能与软流圈上涌有关；东部为较低幅值的正值，表明岩石圈形变以地表抬升为主。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 272-276.
利用球面六面体单元网络模型建立不同分辨率的重力异常扰动模型检测板，基于北天山地区实际地表流动重力测点分布，进行设定场源异常体的等效源反演恢复，进而评估北天山流动重力测网场源分辨能力。结果表明，在假设地下10 km处存在密度差为±1×10-3 g/cm3的场源异常体情况下，北天山重力测网具备0.75°×0.75°及以上场源异常体识别能力；测网中大部分地区具备0.5°×0.5°场源异常体识别能力；测点分布较密集的少部分地区具备0.25°×0.25°场源异常体识别能力。最后，综合考虑北天山测网现有网形、地形、交通条件等因素，给出测网最佳优化方案。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 277-282.
基于2016年以来南疆相对重力和绝对重力观测资料，系统分析南疆区域重力场动态变化及其与2020-01-19伽师MS6.4地震的关系。结果表明：1)区域重力场变化与区域构造关系密切，沿柯坪断裂形成多个局部重力异常区及重力变化高梯度带，反映出2016~2020年该断裂活动引起显著的地表重力场变化；2)与伽师地震孕育有关的重力场经历了“重力正异常区-四象限特征及沿柯坪断裂的重力高梯度带-反向变化发震”的演化过程；3)重力场累积变化和差分变化图像均反映出伽师地震前出现显著的重力异常变化，地震发生在重力变化梯度带、四象限中心和零等值线拐弯附近；4)重力场动态演化较好地反映出伽师MS6.4地震孕育发生过程中出现的中期前兆现象，基于流动重力异常变化在伽师MS6.4地震前进行一定程度的中期预测，尤其是强震地点判定。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 287-292.
针对南海区域，使用3种重力信号（垂线偏差、重力异常、垂直重力梯度异常）训练卷积神经网络模型，并将预测结果与船测数据和国外模型结果进行对比分析。将3种重力信号分成4组数据：重力异常，重力异常与垂直重力梯度异常，重力异常与垂线偏差，以及重力异常、垂线偏差和垂直重力梯度异常。4种组合方式的反演结果与船测水深之间的标准差分别为104.780 m、102.778 m、93.788 m、88.289 m，表明随着不同类型重力数据的加入，水深预测精度明显提高，并且在深度大于2 000 m时，反演结果精度提升效果更为显著。将训练集占总数据集的比例分别设置为80%、70%、60%和50%，反演结果与船测水深之间的标准差分别为88.289 m、91.256 m、92.833 m、96.022 m，表明数据量的增多可以有效提高模型学习结果的精度。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 293-298.
基于2017年宜昌地震台超导重力仪观测数据，对数据预处理、极移改正和长周期趋势改正后的重力潮汐观测数据进行调和分析，获得宜昌台精确地方重力潮汐参数，选取NAO.99b和osu.Chinasea.2010海潮模型研究海潮负荷对重力观测的影响。结果表明，宜昌台海潮负荷变幅约为25 nm·s-2，经海潮改正后潮汐因子有所改善。采用时域导纳方法以及基于全球大气模型ERA-Interim计算宜昌台大气重力负荷效应，研究结果表明，宜昌台大气重力导纳值为－3.219 3 nm·s-2·hPa-1，近区大气重力负荷变幅约为160 nm·s-2，远区大气重力负荷变幅可达70 nm·s-2，在进行超导重力数据处理分析时全球大气负荷效应不能忽略。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 299-303.
GRACE无约束月时变重力场球谐系数模型的反演结果存在明显的南北条带误差。为此，提出一种改进方法，通过对PnMl方法未作处理的高阶系数进行分层多项式拟合，以进一步减少条带误差，并分析其在空域、频域和时域的性能。结果表明，相比于PnMl（P4M6）方法，改进方法可进一步减少30°S～30°N区域的残余条带误差，抑制50阶后信号阶方差的异常抬升，减少质量变化时间序列中的异常峰值。此外，采用信噪比指标和广义三角帽方法对改进方法进行定量评估。结果表明，CSR、GFZ、JPL发布的3种重力场模型经改进方法处理后均达到最优信噪比，分别为1.77、1.35和1.39；其结果的不确定性水平较P4M6方法分别降低20.50 mm、36.40 mm和19.61 mm。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 304-309.
基于南北地震带北段及周边地区2020~2022年流动地磁原始矢量资料，获得2期岩石圈磁场时空变化模型。结果表明，研究区磁偏角D、总强度F和垂直分量Z均由正异常高梯度带转变为负异常高梯度带，磁倾角I的0值线大致沿地块边界走向线展布。水平矢量和垂直矢量的幅值局部弱化及方向转变区主要分布在地块边缘和地块交界区域，矢量幅值和方向在地块边界、断裂带及周边区域以及断裂带两侧具有明显差异。历史震中磁异常变化表现为磁场各分量的0值线展布、高梯度带、水平矢量和垂直矢量的局部弱化及方向突变等特征。青藏地块东北缘、阿拉善地块东南缘、鄂尔多斯地块西北缘及以北地区岩石圈磁场异常特征明显。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 310-315.
采用浅层地震勘探、钻孔联合剖面勘探、槽探3种方法联合探测临汾盆地郭家庄断裂的空间位置，并研究其活动特征。结果表明，不同探测方法对断层信息的揭示存在很大差异，浅层地震勘探在探测具有一定断距的断层，同时地层存在一定物性差异的情况下能取得理想的效果，且不同的工作参数探测效果不相同；钻孔联合剖面勘探能提高对小断距断层的分辨率，但受地形及地层主观认别等因素的影响，可能会遗漏断距小、标识层薄的断层；槽探能较好地识别地表断层的微小断距，但受施工深度和施工条件影响。3种方法相结合，可以精确确定断裂的空间位置和活动特征。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(3): 325-330.
基于WGM2012布格重力异常数据，获取中国东北地区岩石圈有效弹性厚度Te分布。采用小波多尺度分解方法，反演区域不同深度地质体横向差异。结合地震重点监视地区(依舒断裂带北段地区、扎兰屯地区、长白山地区)地震活动特征，分析岩石圈深部构造与地震活动之间的关系。结果表明，依舒断裂带北段地区Te约为15.5 km，岩石抗变形能力较弱，浅部密度横向差异较明显，震源深度较浅；扎兰屯地区Te约为24.5 km，岩石抗变形能力较强，深部密度横向差异较大，震源深度较深；长白山地区Te约为11.5 km，受西太平洋板块俯冲作用下的热地幔动力作用，地震活动相对较活跃。
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