2024年, 第44卷, 第5期
刊出日期：2024-05-15
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 441-449.
在中国探月工程(China’s Lunar Exploration Program, CLEP)中，甚长基线干涉测量技术（very long baseline interferometry, VLBI）具有重要作用。为获得月球探测器的准确定位、实现精确的测定轨功能并以此在探测器飞行过程中完成轨道修正，需要利用VLBI测站对月球探测器进行实时观测。首先以均值(arithmetic mean，AM)以及标准差(standard deviation，STD)作为主要的精度指标，对来源于上海天文台的嫦娥4号探测器、中继星以及嫦娥5号探测器的VLBI实测数据进行总观测时段的数据稳定性分析，并基于嫦娥4号探测器同时段S、X双频段观测，着重进行该探测器不同频率各项数据的质量分析；然后对探测器各工作时段分别进行时延、时延率测量形式误差以及残差分析，了解各时段探测器运动情况与数据变化的相关性。结果表明，3类探测器中，嫦娥4号的实测精度最高，达到1 ns量级；嫦娥5号的观测稳定性优于其他两类探测器；不同地面站对探测器的观测精度有所差异，并且在探测器不同的工作时段，实测数据表现出不同特征。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 450-455.
全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)坐标序列精度主要受共模误差(common mode error, CME)影响。为提高GNSS坐标序列精度，采用变分贝叶斯独立分量分析方法(variational Bayesian independent component analysis, vbICA)提取实验区20个GNSS测站坐标序列的CME，并对比分析vbICA与主成分分析(principal component analysis, PCA)和独立分量分析(independent component analysis, ICA)的滤波性能。结果表明，vbICA滤波效果优于PCA和ICA；经vbICA滤波后，E、N、U方向坐标残差序列均方根（RMS）平均降低36.57%、31.63%、10.97%，距离相关系数平均降低60.53%、56.84%、25.80%；扣除CME后，GNSS速度场估计更加可靠和精确，可有效提高GNSS坐标序列精度，为地球动力学研究提供可靠的数据支撑。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 456-460.
针对多GNSS系统组合导航选星的实时性和可靠性需求，提出一种基于改进免疫算法的快速选星方法。该方法通过选取最优的迭代次数和初始化种群数目，可以在获取理想卫星几何结构的同时提高接收机运算效率。利用CUT0测站1 d实测数据对所提算法进行验证，结果表明，当初始化种群数目选在20附近、最大迭代次数选在120附近时，选星效果最好；在单BDS系统定位时，平均GDOP差值与遍历法的比值仅为0.57%，耗时比遍历法缩短53.27%；在 GPS/BDS/Galileo/GLONASS/QZSS组合系统下，其平均GDOP与遍历法相差仅0.122，平均耗时(1.06 s)比遍历法缩短96.47%。该算法适用于多GNSS系统组合定位，具有良好的普适性。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 461-467.
以2022-11连续7 d的精密星历作为参考，对5家机构（CAS、CNES、GFZ、SHA和WHU）提供的BDS-3实时精密产品进行精度评估。结果表明，目前CAS可提供的BDS-3卫星实时精密产品数量最多，但MEO卫星钟差精度最低，超过0.4 ns；GFZ播发的IGSO卫星产品质量最差，径向轨道误差超过30 cm，钟差精度大于0.8 ns；WHU的产品数据质量最好，径向轨道误差优于4 cm，钟差精度约0.16 ns，但其可用卫星数仅19颗。在定位端，对各机构的实时精密产品进行双频无电离层动态实时PPP定位性能对比，结果显示，CNES、SHA、WHU实时产品定位精度处于同一水平，水平、高程方向总体定位误差约为0.2 m。综合考虑可用卫星数及实时产品数据质量，推荐实时PPP用户使用CNES或SHA实时产品。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 468-472.
针对国内外无CORS站服务地区存在的定位精度低、可靠性差等问题，提出一种利用智能手机设立自设基站进行差分定位的方法。该方法使用外接天线来提升智能手机GNSS观测数据质量，并使用射频屏蔽箱等设备共同组成自设基站。采用智能手机华为Mate40作为流动站，分别同传统CORS基准站和自设基站进行RTK定位，并设计静态、步行、骑车3组实验来评估自设基站的服务能力。实验结果表明，静态实验中，智能手机华为Mate40同自设基站的RTK定位精度可达cm级；动态实验中，智能手机华为Mate40分别同自设基站、CORS基准站差分的RTK定位精度均能达到dm级，2种方式的平面定位精度差异在0.1 m左右。基于智能手机的自设基站能够提供稳定的基准站服务，满足特定场景下的测绘工作需求。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 473-478.
利用D-InSAR技术处理Sentinel-1卫星升降轨数据，提取2022年泸定MW6.7地震同震形变场，并联合GNSS和强震动数据反演同震断层几何和滑动分布。结果表明，发震断层走向为164.3°、倾角为73.7°、滑动角为-3.2°，以左旋走滑为主，兼具少量正断层和逆冲运动，并破裂至地表；断层滑动主要分布在0~18 km深度范围，最大滑动量为1.67 m，位于7 km深度处。利用震间GNSS速度场估计泸定地震前磨西断裂闭锁深度为17.8 km，与同震滑动空间分布较为一致，断层长期构造滑动速率为10.8 mm/a。磨西断裂自1786年来积累的地震矩为9.52×1019 Nm，本次泸定地震释放的能量仅占积累地震矩的12.3%，因此磨西断裂的地震风险性依旧很高。安宁河断裂北段处于应力加载状态，未来发震风险性值得关注。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 479-484.
为研究2023-02-06东安纳托利亚断裂系中“双大震”地震序列的同震形变及发震断层滑动特征，对欧空局发布的Sentinel-1 A影像进行D-InSAR和POT处理，获取此次地震序列的同震形变场，并基于“四叉树”法进行数据降采样，以构建的分布式滑动模型为基础进行发震断层的几何形态及精细化滑动分布反演研究。结果表明，“双大震”同震形变场的形变态势呈现相反的变化趋势，发震断层均位于以左旋走滑为主的东安纳托利亚断裂系中，MW7.8地震破裂在主断裂带上，最大滑动量约10.5 m，平均滑动角为3.74°；MW7.5地震破裂以索尔古分支断层为主，最大滑动量约11.8 m，平均滑动角为1.05°。与USGS和GCMT的震源机制解联合分析可知，两次大震均表现为左旋走滑为主兼少量倾滑分量，此次地震序列的发生是东安纳托利亚断裂带现今构造运动的一大重要体现。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 485-490.
介绍光学同震形变提取的关键技术、优化流程和主流软件包的差异性，并基于光学同震形变场推导具有地学意义的位移梯度、旋度、膨胀量、剪切应变等算子；以2021年青海玛多MW7.4地震为例，检验基于Sentinel-2光学影像的同震形变场提取优化流程以及算子的地学意义。结果表明，对亚像素相关性匹配结果的后处理可有效消除轨道误差、条带误差、场地和传感器因素导致的白噪声和加性噪声，突出形变细节，更加客观地描述同震形变的空间分布特征。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 491-496.
考虑到BP神经网络模型忽略边坡监测数据存在的时间相关性，以及LSTM模型由于超参数选择存在主观性而易陷入局部最优等问题，提出一种基于遗传算法和长短期记忆网络（GA-LSTM）相结合的边坡变形预测模型，以发挥遗传算法全局搜索能力和LSTM预测时序数据的优势。以海明矿业露天采场边坡为研究对象，分别采用BP神经网络模型、LSTM网络模型以及GA-LSTM网络模型对边坡监测点GNSS49变形进行预测分析，并对比各模型达到收敛条件的时间。结果表明，GA-LSTM模型与其他模型达到同一收敛条件的时间差异不大，GA-LSTM模型的拟合准确度在0.1～0.2 mm，是LSTM神经网络模型的5～7倍，是BP神经网络模型的10～20倍，具有较高的精度和稳定性，其预测值与实际监测数据基本一致，可为矿山边坡的安全生产、管理以及决策控制提供科学依据。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 497-502.
以2017-08-08四川九寨沟7.0级地震为研究对象，使用地震前震中附近10个台站宽频带地震仪数据计算地面运动速度的排列熵，讨论地面运动排列熵的时空变化与大地震孕育之间的关系。结果表明，2017-07下旬，震中附近排列熵出现两次异常变化，幅度最大的一次出现在2017-07末。10个台站均存在熵减过程，其中马尔康台(MEK)、舟曲台(ZHQ)和迭部台(DBT)的排列熵下降幅度较大，熵值分别为0.75、0.76和0.79，与均值相比分别下降12%、12%和10%。多个台站熵值的降低表明，地壳运动中有序振动信号的占比增大。震中东北部和西南部低值区的空间演变图像也表明，熵值异常变化与此次大地震的形成有关。结合以往研究结果认为，青藏高原地块的东移与华北地块和华南地块的阻挡导致此次地震的能量积累，受阻后的中下地壳物质上涌和侧挤引发九寨沟7.0级地震。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 503-509.
以第一次全国地震灾害风险普查工作成果为依据，计算并分析湖北省域不同超越概率水平下峰值加速度之间的比例关系及其空间分布特征。利用湖北省域宏观场地类别数据，计算得到湖北省域在多遇地震、基本地震和设防地震作用下场地峰值加速度比例关系：在0.05 g加速度分区中，湖北省域场地50 a超越概率63%与10%的峰值加速度比例（R63/R10）均值为0.31，超越概率2%与10%的峰值加速度比例（R2/R10）均值为1.81；在0.10 g加速度分区中，R63/R10均值为0.30，R2/R10均值为1.80；在0.15 g加速度分区中，R63/R10均值为0.17，R2/R10均值为1.98。在此基础上，与现行《建筑抗震设计规范》、《中国地震动参数区划图》等强制性国家标准中要求的比例进行对比分析，认为湖北省域采用《建筑抗震设计规范》中的取值对建筑物进行抗震作用计算，所考虑的地震作用是保守且安全的。同时，在湖北省高烈度区（如竹山、竹溪）开展地震危险性分析和地震灾害风险防治工作时，多遇地震下的地震动峰值加速度值宜按不低于基本地震动峰值加速度的1/3进行调整。该研究成果将有助于湖北省地震风险普查成果的推广和应用。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 510-516.
分类统计USGS 1990~2023年期间全球范围内195次MW≥7.0强震的有限断层模型，采用最小二乘拟合方法得到矩震级MW与断层破裂长度RL（rupture length）、宽度RW（rupture width）和主破裂面积RA（rupture area）之间新的经验关系式。以走滑、逆冲和正断型地震为例，利用新的经验关系式分别给出不同断层类型的几何参数，在此基础上计算同震库仑应力变化。结果显示，计算得到的应力增强和减弱的区域分布与利用实际震源破裂模型计算的结果基本一致，证明了新关系式的有效性。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 517-521.
从GRACE重力卫星获取的时变重力场存在严重的南北条带误差，极大地掩盖了真实重力场信号，因此需要进行滤波处理。以GRACE相关滤波理论为基础，以信噪比最优为评估依据，详细分析不同高斯滤波半径在各阶次下信噪比以及高斯权重系数变化情况。基于此，提出混合半径高斯滤波方法，即通过调整各阶次下的高斯滤波半径来优化高斯滤波权重系数。结果表明，在仅进行400 km经典高斯滤波、去相关滤波与300 km经典高斯滤波的组合滤波信噪比最优情况下，采用分两步进行的400 km混合半径高斯滤波、去相关滤波与分3步进行的300 km混合半径高斯滤波方法，能进一步提高信噪比，同时改善因高斯滤波造成的信号泄漏。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 522-527.
针对人工判读重力变化异常特征区存在效率低下的问题，提出利用YOLOv5s算法进行重力变化四象限特征区自动化识别的方法，并基于南北地震带实测重力变化资料进行测试验证。结果表明：1）本文构建的图像识别模型可有效识别较为标准的四象限分布特征区，模型预测结果的精度、召回率、平均精度等指标均处于合理范围；2）模型较为准确地识别出南北地震带2021-09～2022-05时段重力变化图像中的四象限特征区，且特征区内先后发生2022-06芦山6.1级地震和2022-09泸定6.8级地震，表明该方法对于重力异常区域的筛选以及潜在的地震风险研判具有较好的应用潜力；3）模型对于存在明显畸变的非标准四象限特征区的识别能力仍存在一定不足，需要构建数量更多和标注更为合理的数据集，进一步提升模型对四象限特征区识别的普适性。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 528-533.
选取蓟县地震台同址观测的3台不同型号重力仪（gPhone、DZW和GS-15）2022年全年的连续观测数据，研究不同类型仪器对环境噪声的响应，计算3种重力仪的重力噪声水平，同时计算地震频段（200～600 s）的地震噪声等级，并与全国gPhone重力仪的地震噪声等级进行对比。结果表明：1）在频率低于10-3 Hz时，扣除固体潮和气压改正可以明显改进重力噪声水平；2）相同台站不同仪器重力噪声水平不同，gPhone型重力仪的背景噪声水平低于DZW型重力仪和GS-15型重力仪，其SNM值为3.355；3）2022年全国gPhone重力仪的地震频段噪声水平均值为5.418，蓟县台的噪声水平平均值为3.465，低于全国的噪声水平。研究结果可为3类重力仪观测数据的研究应用提供参考。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 534-538.
基于山西地震台网现有的台站布局，利用数值模拟方法定量分析地壳速度模型、台网布局及震相拾取精度等因素对震源位置测定的影响，结果显示，3种因素对准确测定震源位置的影响不同。地壳速度模型中上地壳速度对震中位置的影响最大，而震中位置对莫霍面速度变化的反映更为灵敏。单独改变地壳速度模型引起的震中位置偏差通常不超过5 km，震源深度对地壳速度模型的变化十分敏感，尤其是莫霍面深度，最大偏差可能超过20 km。在不考虑其他因素的条件下，P波拾取精度在4 s以内测定的震中位置和震源深度最大偏差不超过2 km和5 km。当地壳速度模型适宜且震相拾取精度较高时，最大空隙角在0°~180°的台站布局对震源位置的约束较好，震中偏差基本小于1 km，震源深度偏差略大(约为2 km)。
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大地测量与地球动力学. 2024, 44(5): 539-544.
以高台台秒采样YRY-4钻孔应变仪记录的2021-05-22青海玛多MS7.4地震观测数据及同址观测的BBVS-120地震仪重采样秒数据为研究对象，进行观测曲线变化特征、地震学震相及频谱特征对比分析。结果发现，钻孔应变仪秒采样数据同震记录清晰，满足四分量钻孔应变观测的自检特性。两套仪器均能记录到玛多地震的震相数据，且震相形态相似，到时基本一致。两套仪器的频率谱及时频分布形态相似，频谱成分接近，但频率分布和幅值变化存在差异，这与仪器的观测原理、分量（测向）方位、频带宽度及观测灵敏度等有关。为进一步分析钻孔应变仪的动力学意义，对仪器进行不同时间节点的空间投影，结合震中与台站的相对方位进行分析，发现接近震中指向台站SW-NE向分布的2323、2324分量和垂直于震中指向台站分布的2321、2322分量受力状态相反，可能与P、S波传播规律有关。
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