基于NGA数据库,利用遗传编程技术,给出一套地震动峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)和峰值位移(PGD)的预测方程。通过建立地震动参数与震级、断层距、断层机制以及30 m内的场地剪切波速度等关键地震学参数的关联性,在给出显式预测公式的基础上,进行信度检验和模型比对。结果表明:1)与传统的基于非线性回归技术的衰减关系类预测方程相比,遗传编程技术无需指定衰减关系的方程形式,可以对 PGA、PGV和PGD的复杂行为进行建模,并给出显式公式,以满足地震工程的实际需要。2)与Campbell-Bozorgnia衰减关系相比,基于遗传编程技术的PGA与PGV的预测效果略优,PGD预测模型的RMSE和MAE分别为5.47和1.64,显著小于Campbell-Bozorgnia模型的45.98和4.61。3)所获得的地震动预测方程具备震级效应、场地放大效应和近场大震饱和效应特征,但未能反映软土减震效应,PGA、PGV和PGD的最大场地放大系数约为1.42、2.53和2.64。
在高斯假设下,GNSS/SINS组合导航系统的常规卡尔曼滤波器(KF)在最小均方误差(MMSE)准则下是最优的。然而,当测量噪声受到重尾脉冲噪声干扰时,KF的滤波性能会严重下降。为解决该问题,提出组合导航系统的最大熵卡尔曼滤波器(MCKF)。首先,建立MCKF的状态方程及测量方程;然后,利用相对熵的原理,建立基于最大熵准则的卡尔曼滤波器,并设计其滤波迭代流程;最后,在混合高斯噪声及重尾脉冲噪声环境下,分别对GNSS/SINS组合导航系统进行仿真实验。仿真实验结果表明,在混合高斯噪声干扰下,KF的性能优于MCKF;在重尾脉冲噪声干扰下,MCKF的滤波性能明显优于KF,且核带宽趋于无穷时,MCKF等价于KF。
提出一种GNSS坐标时间序列自适应时空滤波方法,在规定阈值下将滤波区域自适应分为若干个子区域,进行共模误差的提取和去除。对陆态网184个GNSS站点垂向坐标序列进行时空滤波,3组随机实验中,自适应PCA时空滤波后的站点序列平均RMS值减少约39.7%、38.4%和39.7%,且优于整体PCA滤波。进一步分析滤波前后站点噪声特性变化,结果显示,相比于整体PCA滤波,自适应滤波方法中站点残差序列幂律噪声减少约17.8%。
介绍多系统多频码偏差估计的方法和步骤,并验证基于多系统组合电离层建模估计频间码偏差的效果。利用2019-01~2023-07的MGEX网观测数据逐日解算各类码偏差,并统计和分析各类码偏差精度。结果表明,解算的多系统多频OSB平均周稳定性可达0.07~0.26 ns,其中BDS-2和BDS-3的多频OSB平均周稳定性分别为0.17~0.26 ns和0.13~0.21 ns,各类型DCB与DLR、CAS产品的一致性在0.3 ns以内。本文方法不依赖于外部事后产品,能以较快的时效性和较高的精度解算码偏差。
根据BDS GEO、IGSO、MEO三种星座卫星轨道运行特性,使用多路径误差半天球格网点模型(multi-point hemispherical grid model, MHGM)和恒星日滤波(sidereal filtering, SF)方法建立BDS混合星座的多路径误差改正模型。使用该模型改正多路径误差后,BDS精密单点定位(precise point positioning, PPP)的载波相位验后残差显著减小,E、N、U方向定位精度分别提升41%、37%、38%,收敛速度整体提升31%。
利用水声定位技术可将全球卫星导航系统(GNSS)维持的位置基准传递至海洋内部。国内GNSS-声学海底定位实验通常采用多种硬件设备相互配合完成,但不同设备输出的观测数据可能存在时标跳变的问题。一般可通过冗余观测解决时标跳变问题,但对于无冗余观测的情况,尚无有效的解决办法。本文提出基于参数搜索的时标跳变改正方法,构建时标偏差的搜索空间,以水声定位结果的单位权方差为判定指标,通过数值方式搜索观测数据的时标跳变。利用实测海试数据对提出的方法进行验证,结果表明,参数搜索方法成功探测到声学设备数据约1 s的时标跳变,并通过改正时标将水声定位精度从dm级提升至mm级。
利用上海5个GNSS/MET站2021-07-21~08-08的观测数据,使用GAMIT软件反演大气可降水量(PWV),研究台风“烟花”期间上海地区PWV与降雨量之间的关系及PWV的空间分布特征。结果表明,GNSS PWV与探空PWV之间相关系数大于0.9。降水生成前,PWV经历了3次波动性上升过程,降水生成时间比台风登陆时间早约60 h;降水持续期间,PWV剧烈变化时会造成降水量急升或急降;降水结束后,PWV逐渐下降至40 mm以下。台风登陆前,PWV基本在75 mm以上,PWV大于80 mm的区域主要分布于上海南部和中部;台风登陆后,PWV在80 mm以上,高值区可达90 mm;台风远离后,PWV下降至85 mm以下。PWV高值区向西北方向的扩大、推移与台风路径基本吻合。
选取38景Sentinel-1A SAR影像,利用SBAS-InSAR技术获取2019-02~2022-11鲁南高铁曲阜-菏泽段沿线5 km区域的地表沉降结果,分析其分布特征和规律,并利用PSO-BP模型对若干特征点进行沉降预测。结果表明,高铁沿线0.1 km范围内地表年均形变速率为-20~15 mm/a,最大沉降速率为25.46 mm/a,最大抬升速率为17.43 mm/a;PSO-BP模型得到的沉降预测值的RMSE为5.8~12.4 mm,可对地表沉降进行较好的预测。
以贵州独山变电站内地层为研究对象,将主动源面波多道分析法(multichannel analysis of surface waves, MASW)和被动源面波空间自相关法(spatial auto correlation, SPAC)频散能量叠加,得到一条复合频散曲线。该曲线频带更宽,既能保证表层的分辨能力,避免形成较大的勘探盲区,又可以有效提高反演深度,获得更加精细化的横波速度模型。结合钻探资料对比标定,可赋予该模型地质意义。研究结果表明,采用MASW和SPAC相结合的分析方法,有利于从表层到深层对地层进行精细成像,了解地层的岩性结构特征。与钻探相比,该方法成本低、效率高,可为复杂城区不良地质体的探测提供重要参考依据。
为获得下扬子地块无为盆地高质量的原始地震数据,依托无为盆地2019~2020年反射地震数据,开展高密度宽线采集技术、激发技术以及层析静校正技术的实验研究,总结出一套适合无为盆地页岩气地震勘探的采集施工参数,并将其应用于研究区新部署的地震勘探工作中,获得高信噪比的地震数据。通过对数据进行Kirchhoff叠前时间偏移处理,获得高分辨率、高精度的时间域反射剖面,剖面上目的层(二叠系)反射波能量强、同相轴连续,基本可查清该区地质构造格架,为下一步无为盆地页岩气的钻探部署提供可靠的地震成像数据。
为研究地脉动H/V谱比法在确定红土场地卓越周期中的适用性,对不同类别红土场地开展系统的地脉动测试。首先利用地脉动H/V谱比法中水平分量的不同组合方式处理地脉动测试数据,得到HVSR曲线;然后分析HVSR曲线,获取场地卓越周期,进而确定场地类别,划分场地岩土类型;最后结合钻孔勘探信息,验证了地脉动H/V谱比法在确定红土场地卓越周期中具有良好的适用性,且H/V谱比法中采用东西和南北向水平分量的矢量和组合方式可更加简便和准确地获取场地卓越周期。
基于太原盆地北部控制性钻孔的岩性特征、样品年龄、孢粉和沉积旋回分析,结合已有的太原盆地晚新生代地层的孢粉组合及地层岩性资料,对太原盆地埋藏第四纪地层进行划分。太原盆地第四纪地层从上到下可依次划分为:0~31.6 m为全新统(Q4);31.6~95.5 m为上更新统(Q3),其中31.6~47.8 m为上更新统上部(Q33),47.8~78.2 m为上更新统中部(Q23),78.2~95.5 m为上更新统下部(Q13);95.5~186.16 m为中更新统(Q2);186.16~250.42 m为下更新统(Q1)。在此基础上,根据沉积物颜色与粒度特征及孢粉分析结果对太原盆地第四纪环境演化特征进行简要分析。
传统的似大地水准面与大地水准面近似转换在地形复杂的山区难以满足精度需求。本文基于似大地水准面与大地水准面严密转换方法,计算珠峰地区转换改正数值大小,分析似大地水准面与大地水准面转换的空间变化。结果表明,严密方法计算的转换值变化范围为-3.270~-0.119 m,其中地形位差改正极值达到1.272 m,重力梯度改正极值达到-0.138 m,这两项改正影响幅度较大,在山区需顾及;严密方法计算和近似计算结果都与地形高度具有一定的相关性,但前者结果相较于后者更为平滑,在布格重力异常与地形变化的共同影响下,严密方法局部特征与地形高度负相关。
通过高分遥感影像精确提取三峡库首区水体边界,对水体部分构建精密的离散化数值模型,模拟计算三峡库首区在不同蓄放水位产生的重力效应,并对秭归站2017年gPhone 101重力仪与茅坪站2019~2021年gPhone 113重力仪的连续观测数据进行精细预处理。结果表明,在145~175 m蓄水过程中,模拟得到不同蓄水高度(间隔5 m)对岸边的重力变化值分别为0~28 μGal、0~47 μGal、0~60 μGal、0~97 μGal、0~170 μGal、0~210 μGal。当蓄水位升高5 m时,离岸2 km范围内存在10~20 μGal的影响;当蓄水位升高30 m时,离岸5 km范围内存在30~40 μGal的影响。重力残差主要反映水文重力效应信息,秭归站重力残差记录到约40 μGal的重力变化,茅坪站重力残差记录到约50 μGal的重力变化,重力变化趋势和水位变化呈现非常好的一致性,验证了模型模拟结果的准确性,可为三峡库首区及其岸边稳定性监测提供参考。
针对使用重力反演海陆交界区非规则形状海域海底地形算法实施困难的问题,基于海底地形数据与重力数据间近似线性的关系,提出使用改进的GGM(gravity-geologic method)和回归分析方法,联合水深测量数据和重力异常数据构建海陆交界区非规则形状海域海底地形。选择中国南海2°×2°(6°~8°N, 115°~117°E)范围为研究区域,采用改进的GGM和回归分析方法分别构建海陆交界区海底地形模型SCS_iGGM和SCS_iRA,并与SCS_Grid(研究区声学水深数据直接格网化结果)和SCS_topo_23.1等模型的结果进行比对。结果表明,SCS_iGGM和SCS_iRA模型与SCS-DTU18、SCS-ETOPO1、SCS_topo_23.1模型整体统计结果相似度较高,相关系数高于0.99。外部检核结果表明,SCS_iGGM和SCS_iRA模型精度相当,相较于SCS-DTU18、SCS-ETOPO1和SCS_topo_23.1模型,二者精度分别提高约76%、70%和53%。联合实验海域重力异常和船载水深数据建立的海底地形模型的数据恢复能力和模型构建效果均优于仅依靠船载水深数据所得结果。