2022年 第47卷 第6期
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2022, 47(6): 799-806.
doi: 10.13203/j.whugis20220166
摘要:
近年来，卫星大地测量技术的快速发展为精确测量地壳形变和断层行为提供了前所未有的多维观测数据。它与地震学的结合使得地震周期形变监测的时空分辨率大大提升，为更加深入地研究地震周期过程和机理提供了一个窗口，地震大地测量学应运而生。它能够对地壳运动进行定量描述、对断层活动进行精准建模，从而为洞悉整个地震周期过程的应力应变演化提供科学依据，同时为评估地震危险性、实现地震预测预警提供科学指导。以卫星大地测量观测探究断层形变为主线，分析了断层处于地震周期不同阶段的运动学特征（震间、同震和震后），回顾了地震大地测量学在震源物理方面的一些重要发现。研究表明，利用卫星大地测量数据判定断层所处地震周期的阶段是实现地震预测的可行思路。
近年来，卫星大地测量技术的快速发展为精确测量地壳形变和断层行为提供了前所未有的多维观测数据。它与地震学的结合使得地震周期形变监测的时空分辨率大大提升，为更加深入地研究地震周期过程和机理提供了一个窗口，地震大地测量学应运而生。它能够对地壳运动进行定量描述、对断层活动进行精准建模，从而为洞悉整个地震周期过程的应力应变演化提供科学依据，同时为评估地震危险性、实现地震预测预警提供科学指导。以卫星大地测量观测探究断层形变为主线，分析了断层处于地震周期不同阶段的运动学特征（震间、同震和震后），回顾了地震大地测量学在震源物理方面的一些重要发现。研究表明，利用卫星大地测量数据判定断层所处地震周期的阶段是实现地震预测的可行思路。
2022, 47(6): 807-819.
doi: 10.13203/j.whugis20220204
摘要:
基于地壳形变观测研究，概略回顾了中国大陆地壳形变时空动态特征及其与强震活动的关系、与强震孕育过程关联的多尺度地壳形变动态特征，以及震前各类形变异常信息提取方面的进展和认识。目前能给出明确时间尺度（10年和更短）强震预测的地壳形变有效依据仍不足，需有效识别孕震晚期强震源逼近发震的过程，推进中国大陆强震预测在较短时间尺度的进展。结合几次强震前全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)观测到的较显著的地壳形变转入非弹性变形状态的分析，讨论了在观测技术已取得显著进步条件下，逐步实现对孕震晚期强震源逼近发震过程有效识别的可能性及相关问题。
基于地壳形变观测研究，概略回顾了中国大陆地壳形变时空动态特征及其与强震活动的关系、与强震孕育过程关联的多尺度地壳形变动态特征，以及震前各类形变异常信息提取方面的进展和认识。目前能给出明确时间尺度（10年和更短）强震预测的地壳形变有效依据仍不足，需有效识别孕震晚期强震源逼近发震的过程，推进中国大陆强震预测在较短时间尺度的进展。结合几次强震前全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)观测到的较显著的地壳形变转入非弹性变形状态的分析，讨论了在观测技术已取得显著进步条件下，逐步实现对孕震晚期强震源逼近发震过程有效识别的可能性及相关问题。
2022, 47(6): 820-829.
doi: 10.13203/j.whugis20220127
摘要:
主要介绍中国大陆流动重力监测网布局、重力测量数据处理及重力前兆信息提取方法、流动重力监测结果所反映的区域重力场动态变化图像及所揭示的构造活动特征。在大量观测资料的基础上，研究重力异常变化与地震孕育发生关系，探索地震预测的研究思路、途径和方法，并积极利用重力观测资料进行地震中期危险性预测研究，及时将研究成果用于震情会商及年度地震趋势预测，为强震预测和年度危险区划定提供了重力学前兆依据。指出了流动重力监测中仍存在的问题，并提出了利用时变重力监测资料推进地震预测研究的设想和思考。
主要介绍中国大陆流动重力监测网布局、重力测量数据处理及重力前兆信息提取方法、流动重力监测结果所反映的区域重力场动态变化图像及所揭示的构造活动特征。在大量观测资料的基础上，研究重力异常变化与地震孕育发生关系，探索地震预测的研究思路、途径和方法，并积极利用重力观测资料进行地震中期危险性预测研究，及时将研究成果用于震情会商及年度地震趋势预测，为强震预测和年度危险区划定提供了重力学前兆依据。指出了流动重力监测中仍存在的问题，并提出了利用时变重力监测资料推进地震预测研究的设想和思考。
2022, 47(6): 830-838.
doi: 10.13203/j.whugis20220104
摘要:
定点形变观测经过半个多世纪的发展，已形成一定规模的观测台网，在地震预测、地震学研究、火山和海啸等监测中得到广泛应用。从定点形变观测台网和观测仪器方面对定点形变观测的发展过程进行了回顾，详细总结了定点形变观测在地震领域的应用现状和研究成果，并介绍了近年来的高采样观测资料应用。在此基础上，讨论了目前定点形变观测在仪器、观测台网和资料应用中存在的主要问题，提出了下一步的发展建议。建议提高观测仪器标准化程度, 优化站点布设，深入开展地壳变形、地震前兆机理研究，发展以钻孔观测为主的实际应变探测研究。
定点形变观测经过半个多世纪的发展，已形成一定规模的观测台网，在地震预测、地震学研究、火山和海啸等监测中得到广泛应用。从定点形变观测台网和观测仪器方面对定点形变观测的发展过程进行了回顾，详细总结了定点形变观测在地震领域的应用现状和研究成果，并介绍了近年来的高采样观测资料应用。在此基础上，讨论了目前定点形变观测在仪器、观测台网和资料应用中存在的主要问题，提出了下一步的发展建议。建议提高观测仪器标准化程度, 优化站点布设，深入开展地壳变形、地震前兆机理研究，发展以钻孔观测为主的实际应变探测研究。
2022, 47(6): 839-848.
doi: 10.13203/j.whugis20220117
摘要:
揭示与地震孕育过程相关的变形场特征是判别地震孕育阶段及地震危险性的一个重要途径。收集汶川Ms 8.0地震震中区汶川台自2002年10月至汶川地震前的地倾斜观测数据，利用小波分析方法和分段拟合方法，提取了震前地倾斜变化的阶段性特征；利用2001年以来全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）站坐标日解数据，计算了震中附近的泸州GNSS站与周围GNSS站间基线，通过基线变化与区域地震的Benioff蠕变结果的对比，发现了二者的协同性特征。分析结果表明，2004年底汶川台地倾斜速率出现显著下降，西向倾斜速率由230 ms/a减少到130 ms/a；2007年初至发震前减少到60 ms/a；2007年底至发震前未出现指数型加速变化。广州-泸州GNSS基线在2005年初开始的加速缩短异常与Benioff蠕变亏损异常具有较高的相关性，相关系数为0.89；该基线加速缩短持续时间约2.5 a，对应地震的震级估计为7.9级，与汶川地震震级相当，反映了其与汶川地震的应变积累具有一定的相关性。2004年苏门答腊Ms 8.9地震的发生对川滇地区应力应变场影响较为显著，对汶川地震的孕育发生起到了加速作用。研究结果对于认识地壳形变观测的意义及创新地震预测思路具有参考价值。
揭示与地震孕育过程相关的变形场特征是判别地震孕育阶段及地震危险性的一个重要途径。收集汶川Ms 8.0地震震中区汶川台自2002年10月至汶川地震前的地倾斜观测数据，利用小波分析方法和分段拟合方法，提取了震前地倾斜变化的阶段性特征；利用2001年以来全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）站坐标日解数据，计算了震中附近的泸州GNSS站与周围GNSS站间基线，通过基线变化与区域地震的Benioff蠕变结果的对比，发现了二者的协同性特征。分析结果表明，2004年底汶川台地倾斜速率出现显著下降，西向倾斜速率由230 ms/a减少到130 ms/a；2007年初至发震前减少到60 ms/a；2007年底至发震前未出现指数型加速变化。广州-泸州GNSS基线在2005年初开始的加速缩短异常与Benioff蠕变亏损异常具有较高的相关性，相关系数为0.89；该基线加速缩短持续时间约2.5 a，对应地震的震级估计为7.9级，与汶川地震震级相当，反映了其与汶川地震的应变积累具有一定的相关性。2004年苏门答腊Ms 8.9地震的发生对川滇地区应力应变场影响较为显著，对汶川地震的孕育发生起到了加速作用。研究结果对于认识地壳形变观测的意义及创新地震预测思路具有参考价值。
2022, 47(6): 849-854.
doi: 10.13203/j.whugis20220173
摘要:
利用高精度空载/星载原子钟进行引力红移检验是物理学领域的研究热点。随着原子钟精度的不断提高，利用高精度时频信号检验引力红移和测定重力位成为可能。中国空间站二号实验舱预计于2022年10月在轨运行，并搭载高精度原子钟组，为高精度引力红移实验奠定了基础。利用中国空间站的一组上行微波链路与下行微波链路进行双向时间/频率比对，从而实现引力红移检验。由于两条链路的频率及路径相同且极化方向相反，可以极大地消除误差干扰。结果表明，当空间站搭载的原子钟稳定度为
利用高精度空载/星载原子钟进行引力红移检验是物理学领域的研究热点。随着原子钟精度的不断提高，利用高精度时频信号检验引力红移和测定重力位成为可能。中国空间站二号实验舱预计于2022年10月在轨运行，并搭载高精度原子钟组，为高精度引力红移实验奠定了基础。利用中国空间站的一组上行微波链路与下行微波链路进行双向时间/频率比对，从而实现引力红移检验。由于两条链路的频率及路径相同且极化方向相反，可以极大地消除误差干扰。结果表明，当空间站搭载的原子钟稳定度为
2022, 47(6): 855-865.
doi: 10.13203/j.whugis20220197
摘要:
随着地震台站数目的增加，以纯人工的分析方式拾取震相到时并编制地震目录难以满足地震目录实时自动化构建的要求。随着人工智能技术的发展，涌现出多个用于震相拾取的深度学习模型，为高分辨率地震目录的自动化构建提供了机遇，但这些模型在不同应用场景中的性能和适用性仍不明确。以2019年美国加利福尼亚州Ridgecrest地震序列和2019年中国四川威远Ms 5.4地震序列为例，对当前两种先进的震相拾取深度学习模型PhaseNet和EqT（含EqT1和EqT2两套参数）的性能及其构建的地震目录的完备性和准确性进行了测试和评估。结果表明，尽管PhaseNet和EqT最初是使用来自不同地区的数据集训练的，在跨区域应用时仍然能够取得良好的效果，到时拾取的精度可以达到十几个毫秒，与人工分析相当。EqT1即便采用低检测阈值，也能保持很高的查准率，误报少，所构建地震目录的准确性更好，但查全率有限，检测到的地震数量少于PhaseNet。PhaseNet的拾取效果随阈值选择的不同具有较大的弹性，采用中低阈值时具有较高的查全率，采用高阈值则可以达到与EqT1相当的查准率。与EqT1和PhaseNet相比，EqT2性能较差，不推荐使用。
随着地震台站数目的增加，以纯人工的分析方式拾取震相到时并编制地震目录难以满足地震目录实时自动化构建的要求。随着人工智能技术的发展，涌现出多个用于震相拾取的深度学习模型，为高分辨率地震目录的自动化构建提供了机遇，但这些模型在不同应用场景中的性能和适用性仍不明确。以2019年美国加利福尼亚州Ridgecrest地震序列和2019年中国四川威远Ms 5.4地震序列为例，对当前两种先进的震相拾取深度学习模型PhaseNet和EqT（含EqT1和EqT2两套参数）的性能及其构建的地震目录的完备性和准确性进行了测试和评估。结果表明，尽管PhaseNet和EqT最初是使用来自不同地区的数据集训练的，在跨区域应用时仍然能够取得良好的效果，到时拾取的精度可以达到十几个毫秒，与人工分析相当。EqT1即便采用低检测阈值，也能保持很高的查准率，误报少，所构建地震目录的准确性更好，但查全率有限，检测到的地震数量少于PhaseNet。PhaseNet的拾取效果随阈值选择的不同具有较大的弹性，采用中低阈值时具有较高的查全率，采用高阈值则可以达到与EqT1相当的查准率。与EqT1和PhaseNet相比，EqT2性能较差，不推荐使用。
2022, 47(6): 866-874.
doi: 10.13203/j.whugis20220097
摘要:
华北地区地表垂直位移呈现显著的季节性波动。为探究其驱动源信号，利用独立分量分析方法对全球导航定位系统20个基准站的垂直位移时间序列进行时空分解，获取前6个独立分量，并与环境负载造成的垂直位移进行比较分析。结果表明，第一个独立分量呈现显著周年变化和相对均匀的空间响应，与大气负载位移时间序列的平均相关系数为0.60，两者吻合良好。第二和第三个独立分量均是周年和年内信号的组合，其空间响应反映出局部集聚特征，与华北地区水资源的分布状况相类似，合并这两个独立分量后与水文负载位移时间序列的平均相关系数为0.50。由此表明大气和水文负载是驱动华北地区季节性垂直位移的主要源信号。
华北地区地表垂直位移呈现显著的季节性波动。为探究其驱动源信号，利用独立分量分析方法对全球导航定位系统20个基准站的垂直位移时间序列进行时空分解，获取前6个独立分量，并与环境负载造成的垂直位移进行比较分析。结果表明，第一个独立分量呈现显著周年变化和相对均匀的空间响应，与大气负载位移时间序列的平均相关系数为0.60，两者吻合良好。第二和第三个独立分量均是周年和年内信号的组合，其空间响应反映出局部集聚特征，与华北地区水资源的分布状况相类似，合并这两个独立分量后与水文负载位移时间序列的平均相关系数为0.50。由此表明大气和水文负载是驱动华北地区季节性垂直位移的主要源信号。
2022, 47(6): 875-886.
doi: 10.13203/j.whugis20220176
摘要:
收集整理了全球1976年至2022年初的198个强震（Mw≥7.5）信息，统计分析了强震发生的时空分布、震源深度分布和强震发震类型占比，并结合公开发表的典型强震的合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）同震形变场图，分析了强震同震形变的空间分布特征。研究表明，强震空间分布呈条带状聚集，主要位于环太平洋地震带和喜马拉雅-地中海地震带，强震大多发生在各大板块交界处，与现代大地测量观测到的地壳强应变区域重合；强震时间分布存在活跃期和平静期交替出现的现象，1976―1992年为相对平静期，1992年至今为相对活跃期，强震发生频率有逐年增加趋势；在收集的全球198个强震中，发生在海洋中的强震占大多数，陆地强震仅有44个，且绝大多数强震属于逆冲断层地震，按震源深度统计，浅源强震最多且分布广泛，占比达81.3%；InSAR卫星对地观测新技术可以捕获强震的全域同震形变场，详细呈现强震同震形变的空间范围和分布特征，其中陆地强震同震形变波及的范围主要集中在发震断层两侧附近的条带状区域，离断层越远，形变衰减越快，而且形变关于断层呈不对称性。运用全球覆盖的InSAR和全球导航卫星系统地壳形变监测技术，拼接全球不同位置的活动断层形变信息片段，有可能揭示陆地强震的全周期孕震形变过程。
收集整理了全球1976年至2022年初的198个强震（Mw≥7.5）信息，统计分析了强震发生的时空分布、震源深度分布和强震发震类型占比，并结合公开发表的典型强震的合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）同震形变场图，分析了强震同震形变的空间分布特征。研究表明，强震空间分布呈条带状聚集，主要位于环太平洋地震带和喜马拉雅-地中海地震带，强震大多发生在各大板块交界处，与现代大地测量观测到的地壳强应变区域重合；强震时间分布存在活跃期和平静期交替出现的现象，1976―1992年为相对平静期，1992年至今为相对活跃期，强震发生频率有逐年增加趋势；在收集的全球198个强震中，发生在海洋中的强震占大多数，陆地强震仅有44个，且绝大多数强震属于逆冲断层地震，按震源深度统计，浅源强震最多且分布广泛，占比达81.3%；InSAR卫星对地观测新技术可以捕获强震的全域同震形变场，详细呈现强震同震形变的空间范围和分布特征，其中陆地强震同震形变波及的范围主要集中在发震断层两侧附近的条带状区域，离断层越远，形变衰减越快，而且形变关于断层呈不对称性。运用全球覆盖的InSAR和全球导航卫星系统地壳形变监测技术，拼接全球不同位置的活动断层形变信息片段，有可能揭示陆地强震的全周期孕震形变过程。
2022, 47(6): 887-897.
doi: 10.13203/j.whugis20220037
摘要:
中国青海省门源县于2016年和2022年分别发生了Mw 5.9和Mw 6.7地震，相距不足40 km。利用欧洲空间局Sentinel-1A升降轨雷达影像，采用合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)技术分别获取两次地震的同震地表形变场，进而利用弹性半空间的位错模型确定上述事件的震源参数，基于分布式滑动模型反演确定两次地震断层面上的滑动分布，并探讨2016年门源地震对2022年门源地震的发震影响及触发机制。结果表明，2016年门源地震为逆冲型地震，并未破裂到地表，升、降轨同震形变场沿视线向的最大形变量分别为6.7 cm和7.0 cm，断层的最大滑动量为0.53 m，主要集中在地下4~12 km区域滑动。2022年门源地震同震形变场沿NWW-SEE向破裂，降轨影像最大视线向地表形变量为78 cm，断层的最大滑动值达到3.5 m，处于地下4 km左右，断层滑动分布模型揭示此次地震为左旋走滑型地震；结合冷龙岭断裂的运动性质和几何特征，可初步判定发震断层主要为冷龙岭断裂的西段、且极有可能破裂到了其西北端西侧的托莱山断裂。静态库仑应力触发关系显示，2016年门源地震对2022年门源地震的发生有一定的促进作用。
中国青海省门源县于2016年和2022年分别发生了Mw 5.9和Mw 6.7地震，相距不足40 km。利用欧洲空间局Sentinel-1A升降轨雷达影像，采用合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)技术分别获取两次地震的同震地表形变场，进而利用弹性半空间的位错模型确定上述事件的震源参数，基于分布式滑动模型反演确定两次地震断层面上的滑动分布，并探讨2016年门源地震对2022年门源地震的发震影响及触发机制。结果表明，2016年门源地震为逆冲型地震，并未破裂到地表，升、降轨同震形变场沿视线向的最大形变量分别为6.7 cm和7.0 cm，断层的最大滑动量为0.53 m，主要集中在地下4~12 km区域滑动。2022年门源地震同震形变场沿NWW-SEE向破裂，降轨影像最大视线向地表形变量为78 cm，断层的最大滑动值达到3.5 m，处于地下4 km左右，断层滑动分布模型揭示此次地震为左旋走滑型地震；结合冷龙岭断裂的运动性质和几何特征，可初步判定发震断层主要为冷龙岭断裂的西段、且极有可能破裂到了其西北端西侧的托莱山断裂。静态库仑应力触发关系显示，2016年门源地震对2022年门源地震的发生有一定的促进作用。
2022, 47(6): 898-906.
doi: 10.13203/j.whugis20220093
摘要:
2022年1月8日青海省海北州门源县发生Ms 6.9地震，震中位于青藏高原东北缘祁连-海原断裂中段，属历史地震空区，基于多源合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）遥感数据研究该地震的破裂模式对理解青藏高原东北缘构造变形机制、应变释放过程以及地震危险性评估具有重要意义。首先利用Sentinel-1数据和合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometry synthetic aperture radar，D-InSAR）技术获取了门源地震的同震形变场，视线（line of sight，LOS）向形变场显示此次地震造成了约20 km长的地表破裂，最大形变约0.75 m；然后基于Sentinel-2卫星数据，利用光学影像配准和相关技术获取了本次地震的东西向同震形变场，最大同震位移达2.5 m；最后基于均匀弹性半无限位错模型，以LOS向形变场为约束反演了断层的滑动分布模型。结果显示，门源地震是一次典型的左旋走滑型地震，地震破裂主要集中在0~10 km深度范围，最大滑动量3.25 m，滑动角10.44°，对应深度4.89 km；反演给出的矩震量为1.07×1019 N·m，对应矩震级Mw 6.6。结合野外考察和地质资料，初步判定发震断裂为冷龙岭断裂，并引起托莱山断裂发生同震滑动。同震库仑应力结果显示，冷龙岭断裂东段和托莱山断裂西段应力状态为加载，未来具有发生强震的风险。
2022年1月8日青海省海北州门源县发生Ms 6.9地震，震中位于青藏高原东北缘祁连-海原断裂中段，属历史地震空区，基于多源合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）遥感数据研究该地震的破裂模式对理解青藏高原东北缘构造变形机制、应变释放过程以及地震危险性评估具有重要意义。首先利用Sentinel-1数据和合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometry synthetic aperture radar，D-InSAR）技术获取了门源地震的同震形变场，视线（line of sight，LOS）向形变场显示此次地震造成了约20 km长的地表破裂，最大形变约0.75 m；然后基于Sentinel-2卫星数据，利用光学影像配准和相关技术获取了本次地震的东西向同震形变场，最大同震位移达2.5 m；最后基于均匀弹性半无限位错模型，以LOS向形变场为约束反演了断层的滑动分布模型。结果显示，门源地震是一次典型的左旋走滑型地震，地震破裂主要集中在0~10 km深度范围，最大滑动量3.25 m，滑动角10.44°，对应深度4.89 km；反演给出的矩震量为1.07×1019 N·m，对应矩震级Mw 6.6。结合野外考察和地质资料，初步判定发震断裂为冷龙岭断裂，并引起托莱山断裂发生同震滑动。同震库仑应力结果显示，冷龙岭断裂东段和托莱山断裂西段应力状态为加载，未来具有发生强震的风险。
2022, 47(6): 907-915.
doi: 10.13203/j.whugis20220071
摘要:
古登堡-里克特频度-震级关系式中的b值常被用作估算区域应力大小的一个重要指标，对于评估地震发生概率起着至关重要的作用。北京时间2021-05-22T02:04:11青海省玛多县附近发生Mw 7.4地震，此次地震发生在巴颜喀拉块体内部，东昆仑断裂以南的次级断裂昆仑山口-江错断裂上。为了揭示这次玛多地震之前震源区的孕震环境和震后余震的演化，利用中国地震台网中心提供的2009-01-01-2021-05-20地震目录，对玛多地震发震前后的b值分布和变化进行了研究。研究发现，在2021年5月22日之前，玛多地震主震区b值最低，表明震源区存在明显的应力积累；从近十年震源区b值的时间序列来看，b值也呈现下降趋势，该发现可以作为今后判定块体内部大地震主震临近的重要依据。利用震后的余震序列计算了断层周边的b值变化，发现早期的b值变化对后期余震的发生位置预测也具有一定的指导作用。
古登堡-里克特频度-震级关系式中的b值常被用作估算区域应力大小的一个重要指标，对于评估地震发生概率起着至关重要的作用。北京时间2021-05-22T02:04:11青海省玛多县附近发生Mw 7.4地震，此次地震发生在巴颜喀拉块体内部，东昆仑断裂以南的次级断裂昆仑山口-江错断裂上。为了揭示这次玛多地震之前震源区的孕震环境和震后余震的演化，利用中国地震台网中心提供的2009-01-01-2021-05-20地震目录，对玛多地震发震前后的b值分布和变化进行了研究。研究发现，在2021年5月22日之前，玛多地震主震区b值最低，表明震源区存在明显的应力积累；从近十年震源区b值的时间序列来看，b值也呈现下降趋势，该发现可以作为今后判定块体内部大地震主震临近的重要依据。利用震后的余震序列计算了断层周边的b值变化，发现早期的b值变化对后期余震的发生位置预测也具有一定的指导作用。
2022, 47(6): 916-926.
doi: 10.13203/j.whugis20220159
摘要:
通过系统收集整理1976年唐山7.8级地震前后区域水准和边角网观测资料，在研究发展动态平差程序的基础上，解算得到了唐山地震震前和同震三维形变定量结果与误差分布，并反演得到了断层面同震滑动分布。结果显示，震前阶段丰润-唐山-唐海-昌黎-迁安一带整体隆升，隆升高值区位于唐山附近，震中区的水平形变量不大，唐山菱形地块相对于周围地块逆时针扭转；同震阶段唐山断裂以右旋错动为主，并呈现西升东降的垂向变形特征；反演结果表明多段断层参与了唐山7.8级地震的应变释放，主震发震断层的南段破裂主要发生在深度约6~18 km、长轴约50 km范围，北段破裂主要发生在深度约7~17 km、长轴约30 km范围，滦县地震断层也发生了少量滑动；主震断层最大水平位错为7.82 m、最大垂直位错为2.04 m，等效震级为Mw 7.58。挖掘得到的唐山震前和同震三维形变场定量结果为深入研究该地震的孕育发生机制及地震影响提供了珍贵资料。
通过系统收集整理1976年唐山7.8级地震前后区域水准和边角网观测资料，在研究发展动态平差程序的基础上，解算得到了唐山地震震前和同震三维形变定量结果与误差分布，并反演得到了断层面同震滑动分布。结果显示，震前阶段丰润-唐山-唐海-昌黎-迁安一带整体隆升，隆升高值区位于唐山附近，震中区的水平形变量不大，唐山菱形地块相对于周围地块逆时针扭转；同震阶段唐山断裂以右旋错动为主，并呈现西升东降的垂向变形特征；反演结果表明多段断层参与了唐山7.8级地震的应变释放，主震发震断层的南段破裂主要发生在深度约6~18 km、长轴约50 km范围，北段破裂主要发生在深度约7~17 km、长轴约30 km范围，滦县地震断层也发生了少量滑动；主震断层最大水平位错为7.82 m、最大垂直位错为2.04 m，等效震级为Mw 7.58。挖掘得到的唐山震前和同震三维形变场定量结果为深入研究该地震的孕育发生机制及地震影响提供了珍贵资料。
2022, 47(6): 927-933.
doi: 10.13203/j.whugis20220174
摘要:
2022年1月15日汤加火山剧烈喷发产生了波及全球的大气重力波，距离火山8 736~12 758 km的中国大陆所有地应变观测站清晰记录到由此产生的短时地表应变变化。应用小波分析方法系统分析了中国近200个地应变观测站记录数据的时空响应与频率特征，主要表现为：由大气重力波激发的短时地表应变变化的持续时间约为1.5 h，其中能量最强的变化集中在前40 min，面应变平均变幅约为186×10-10，呈现出单脉冲起伏状变化，形态具有很强的一致性，具备兰姆波传播属性；短时地表应变变化的平均传播速度约为310 m/s，与大气重力波传播速度基本一致。部分观测站还记录到绕地球一圈后再次到达的大气重力波对地表的作用。这是首次通过大范围布设的高精度地应变观测仪记录到大气重力波作用于地表的痕迹，有助于认识地壳运动和大气圈层相互影响的机制。
2022年1月15日汤加火山剧烈喷发产生了波及全球的大气重力波，距离火山8 736~12 758 km的中国大陆所有地应变观测站清晰记录到由此产生的短时地表应变变化。应用小波分析方法系统分析了中国近200个地应变观测站记录数据的时空响应与频率特征，主要表现为：由大气重力波激发的短时地表应变变化的持续时间约为1.5 h，其中能量最强的变化集中在前40 min，面应变平均变幅约为186×10-10，呈现出单脉冲起伏状变化，形态具有很强的一致性，具备兰姆波传播属性；短时地表应变变化的平均传播速度约为310 m/s，与大气重力波传播速度基本一致。部分观测站还记录到绕地球一圈后再次到达的大气重力波对地表的作用。这是首次通过大范围布设的高精度地应变观测仪记录到大气重力波作用于地表的痕迹，有助于认识地壳运动和大气圈层相互影响的机制。
2022, 47(6): 934-945.
doi: 10.13203/j.whugis20210316
摘要:
为了评估北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system, BDS）监测中国大陆地区地壳变形的技术能力，利用GAMIT/GLOBK软件处理了2017—2019年中国大陆构造环境监测网络23个基准站的全球定位系统（global positioning system, GPS）与BDS-2双模观测数据。结果显示，北斗二代的水平和垂向单日测站定位精度分别约为5~7 mm和13 mm，基线相对定位精度水平分量达到3~4 mm+（1~2）×10-8，水平位移速度测定精度约为0.6 mm/a。北斗二代的精密定位水平大致与20世纪90年代初GPS相当，可用于测定大尺度的板块运动及板内变形，但受卫星星座和定轨精度限制，不能准确反映季节性变动状态。作为对现有GPS监测的补充，可将基准站3年尺度的地壳运动监测精度最多提高20%。
为了评估北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system, BDS）监测中国大陆地区地壳变形的技术能力，利用GAMIT/GLOBK软件处理了2017—2019年中国大陆构造环境监测网络23个基准站的全球定位系统（global positioning system, GPS）与BDS-2双模观测数据。结果显示，北斗二代的水平和垂向单日测站定位精度分别约为5~7 mm和13 mm，基线相对定位精度水平分量达到3~4 mm+（1~2）×10-8，水平位移速度测定精度约为0.6 mm/a。北斗二代的精密定位水平大致与20世纪90年代初GPS相当，可用于测定大尺度的板块运动及板内变形，但受卫星星座和定轨精度限制，不能准确反映季节性变动状态。作为对现有GPS监测的补充，可将基准站3年尺度的地壳运动监测精度最多提高20%。
2022, 47(6): 946-954.
doi: 10.13203/j.whugis20220140
摘要:
随着北斗三号完成全球组网以及硬件技术发展，地壳形变监测网络的全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）接收机正朝着多系统、超高频（≥50 Hz）更新升级。基于陆态网络和中国青海省连续运行参考站的GNSS观测数据，获取2021年青海玛多Mw 7.4地震的同震位移波，并进行了震前精度统计和功率谱密度分析。结果表明，北斗三号在本次地震中的位移拾取精度比全球定位系统(global positioning system，GPS)更优；采样率提高到50 Hz对削弱位移时间序列混叠效应作用不显著，在10 Hz左右达到饱和；对50 Hz同震位移波差分获取到的速度和加速度序列噪声较大，难以利用。综合应用场景和成本考虑，GNSS地震监测的采样率最高设置在5~10 Hz即可。
随着北斗三号完成全球组网以及硬件技术发展，地壳形变监测网络的全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）接收机正朝着多系统、超高频（≥50 Hz）更新升级。基于陆态网络和中国青海省连续运行参考站的GNSS观测数据，获取2021年青海玛多Mw 7.4地震的同震位移波，并进行了震前精度统计和功率谱密度分析。结果表明，北斗三号在本次地震中的位移拾取精度比全球定位系统(global positioning system，GPS)更优；采样率提高到50 Hz对削弱位移时间序列混叠效应作用不显著，在10 Hz左右达到饱和；对50 Hz同震位移波差分获取到的速度和加速度序列噪声较大，难以利用。综合应用场景和成本考虑，GNSS地震监测的采样率最高设置在5~10 Hz即可。
2022, 47(6): 955-963.
doi: 10.13203/j.whugis20220172
摘要:
利用重力台网进行台风激发信号的源区定位研究不仅有助于提高台风监测能力，而且可从台风激发信号中区分出震前与震源有关的信号，促进地震预测研究。以2019年第18号台风米娜(MITAG)为研究对象，基于福建省重力台网观测的1 Hz采样的固体潮观测数据，利用噪声互相关函数的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)和归一化噪声能量流方法分析数据质量和微震源区方位，使用SNR≥25的Rayleigh波互相关信号走时作为定位数据，进行台风4个时段的定位研究。结果表明，在MITAG台风靠近中国大陆的过程中，定位区域能够覆盖台风中心所在位置；地震背景噪声能量辐射模型的微震垂直位移极值区域也和台风靠近中国大陆过程时段一致；通过人工剔除高速波群的互相关信号后，定位区域也能覆盖到转向远离大陆过程时段的台风轨迹。福建省重力台网对台风的追踪提供一类新的数据和方法。
利用重力台网进行台风激发信号的源区定位研究不仅有助于提高台风监测能力，而且可从台风激发信号中区分出震前与震源有关的信号，促进地震预测研究。以2019年第18号台风米娜(MITAG)为研究对象，基于福建省重力台网观测的1 Hz采样的固体潮观测数据，利用噪声互相关函数的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)和归一化噪声能量流方法分析数据质量和微震源区方位，使用SNR≥25的Rayleigh波互相关信号走时作为定位数据，进行台风4个时段的定位研究。结果表明，在MITAG台风靠近中国大陆的过程中，定位区域能够覆盖台风中心所在位置；地震背景噪声能量辐射模型的微震垂直位移极值区域也和台风靠近中国大陆过程时段一致；通过人工剔除高速波群的互相关信号后，定位区域也能覆盖到转向远离大陆过程时段的台风轨迹。福建省重力台网对台风的追踪提供一类新的数据和方法。
2022, 47(6): 964-971.
doi: 10.13203/j.whugis20220157
摘要:
长期的重力变化和地壳形变观测是研究地下物质运动的重要手段。基于武汉九峰地震台2013—2020年的绝对重力和全球卫星导航系统（global navigation satellite system，GNSS）观测数据，计算了长期的重力与地壳垂直形变的变化趋势，并以1年、2年和3年的时间间隔分段，进行线性趋势拟合，分别获得不同时间段的绝对重力年变化率、地壳垂直形变速率以及对应的比值。研究结果表明，武汉九峰地震台长期的重力年变化率为0.479 9 μGal/a，地壳垂直形变速率为-1.2 mm/a, 两者的比值为-0.399 9 μGal/mm，与理论值存在一定的偏差，可能与该区域的地下水活动有关。将不同时间段的重力变化与地壳垂直形变的数据展布在一张图中，发现数据点离散分布在不同区域，由此可初步判断地下物质运动过程，为区域动力学机制解释提供参考。
长期的重力变化和地壳形变观测是研究地下物质运动的重要手段。基于武汉九峰地震台2013—2020年的绝对重力和全球卫星导航系统（global navigation satellite system，GNSS）观测数据，计算了长期的重力与地壳垂直形变的变化趋势，并以1年、2年和3年的时间间隔分段，进行线性趋势拟合，分别获得不同时间段的绝对重力年变化率、地壳垂直形变速率以及对应的比值。研究结果表明，武汉九峰地震台长期的重力年变化率为0.479 9 μGal/a，地壳垂直形变速率为-1.2 mm/a, 两者的比值为-0.399 9 μGal/mm，与理论值存在一定的偏差，可能与该区域的地下水活动有关。将不同时间段的重力变化与地壳垂直形变的数据展布在一张图中，发现数据点离散分布在不同区域，由此可初步判断地下物质运动过程，为区域动力学机制解释提供参考。
2022, 47(6): 972-978.
doi: 10.13203/j.whugis20220198
摘要:
确定秦岭地区准确的均衡异常与垂向构造应力对认识该地区深部构造特征、动力学机制等具有重要意义。目前，高精度重力数据是获取均衡异常与垂向构造应力的重要手段之一。采用高精度重力/GPS联测数据，得到秦岭地区的自由空气重力异常与布格重力异常，反演均衡异常与垂向构造应力。研究结果表明，均衡面深度在40~49 km之间，莫霍面深度范围为39~48 km，垂向构造应力大小在-28~24 MPa之间。秦岭北侧的渭河盆地处于不均衡状态；四川盆地北部的均衡异常与垂向构造应力几乎为零，地壳处于均衡状态；在秦岭出现局部的负均衡异常，表明存在一定的地壳运动。
确定秦岭地区准确的均衡异常与垂向构造应力对认识该地区深部构造特征、动力学机制等具有重要意义。目前，高精度重力数据是获取均衡异常与垂向构造应力的重要手段之一。采用高精度重力/GPS联测数据，得到秦岭地区的自由空气重力异常与布格重力异常，反演均衡异常与垂向构造应力。研究结果表明，均衡面深度在40~49 km之间，莫霍面深度范围为39~48 km，垂向构造应力大小在-28~24 MPa之间。秦岭北侧的渭河盆地处于不均衡状态；四川盆地北部的均衡异常与垂向构造应力几乎为零，地壳处于均衡状态；在秦岭出现局部的负均衡异常，表明存在一定的地壳运动。
2022, 47(6): 979-989.
doi: 10.13203/j.whugis20220025
摘要:
在精密单点定位(precise point positioning，PPP)技术中，模糊度固定错误将导致严重的定位偏差，为保证PPP模糊度实现更可靠的固定，需对模糊度子集的选取方式进行优化。提出了一种将质量控制与施密特正交化相结合的PPP部分模糊度固定方法。在全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）多系统融合条件下, 选取多模GNSS实验数据，在非差非组合PPP模型中对比分析施密特正交化方法与高度角选星方法，并进行模糊度固定及定位性能验证。结果表明，施密特正交化方法相比高度角选星方法，各天与各站平均历元固定率在静态模式下分别提高了7.74%与11.46%，在仿动态模式下分别提高了7.90%与7.78%；各天与各站的首次固定时间在静态模式下分别提高了22.30%与25.42%，在仿动态模式下分别提高了20.44%与19.65%。在PPP模糊度固定和定位精度方面，多系统融合相比单BDS(BeiDou navigation satellite system)提升效果明显，在95%分位数条件下，水平和高程方向收敛时间分别平均减少20.00 min和19.00 min，水平和高程方向定位精度分别平均改善了1.50 cm和1.12 cm。在非差非组合PPP模型中，采用施密特正交化PPP部分模糊度固定方法可以显著提升模糊度固定性能，改善定位精度。
在精密单点定位(precise point positioning，PPP)技术中，模糊度固定错误将导致严重的定位偏差，为保证PPP模糊度实现更可靠的固定，需对模糊度子集的选取方式进行优化。提出了一种将质量控制与施密特正交化相结合的PPP部分模糊度固定方法。在全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）多系统融合条件下, 选取多模GNSS实验数据，在非差非组合PPP模型中对比分析施密特正交化方法与高度角选星方法，并进行模糊度固定及定位性能验证。结果表明，施密特正交化方法相比高度角选星方法，各天与各站平均历元固定率在静态模式下分别提高了7.74%与11.46%，在仿动态模式下分别提高了7.90%与7.78%；各天与各站的首次固定时间在静态模式下分别提高了22.30%与25.42%，在仿动态模式下分别提高了20.44%与19.65%。在PPP模糊度固定和定位精度方面，多系统融合相比单BDS(BeiDou navigation satellite system)提升效果明显，在95%分位数条件下，水平和高程方向收敛时间分别平均减少20.00 min和19.00 min，水平和高程方向定位精度分别平均改善了1.50 cm和1.12 cm。在非差非组合PPP模型中，采用施密特正交化PPP部分模糊度固定方法可以显著提升模糊度固定性能，改善定位精度。
2022, 47(6): 990-996.
doi: 10.13203/j.whugis20220102
摘要:
全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)技术在大坝、桥梁、滑坡等形变监测领域应用广泛。针对传统监测方法需要架设基准站、导致监测成本增加的问题，提出一种基于虚拟参考站的GNSS变形监测方法，利用连续运行参考站(continuously operating reference stations，CORS)观测数据，生成虚拟参考站(virtual reference station，VRS)代替实体参考站，实现高精度变形监测。利用中国云南省屏边苗族自治县约30处滑坡监测点进行实验分析，结果表明，当CORS基准站间距小于40 km时，双差对流层和电离层延迟模型内插精度优于10 mm，利用观测时长大于8 h的数据，可以实现平面精度优于5 mm、高程精度优于10 mm的形变监测。
全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)技术在大坝、桥梁、滑坡等形变监测领域应用广泛。针对传统监测方法需要架设基准站、导致监测成本增加的问题，提出一种基于虚拟参考站的GNSS变形监测方法，利用连续运行参考站(continuously operating reference stations，CORS)观测数据，生成虚拟参考站(virtual reference station，VRS)代替实体参考站，实现高精度变形监测。利用中国云南省屏边苗族自治县约30处滑坡监测点进行实验分析，结果表明，当CORS基准站间距小于40 km时，双差对流层和电离层延迟模型内插精度优于10 mm，利用观测时长大于8 h的数据，可以实现平面精度优于5 mm、高程精度优于10 mm的形变监测。
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