多轨PSInSAR监测华北平原地表垂直形变场

针对PSInSAR技术监测大空间尺度地表垂直形变场的不足,提出通过基准转换与数据拼接、融合不同轨道多个独立片区(Frame)获取大空间尺度地表垂直形变场方法.由于不同轨道主影像选取的参考基准不一致、不同轨道垂直基线不同、不同片区相位解缠的参考PS不同等因素影响,使得PSInSAR获得的不同轨道地表垂直形变场的空间基准存在差异,提取的地表形变信息不具有可比性.利用两个相邻片区重叠区域的PS点集,根据迭代最近点算法提取两片区公共区域内同名点,并兼顾同名点距离的权,精确计算两片区的配准参数,实现两片区的"无缝"连接,最后使各独立片区拼接成一个连续的大空间尺度地表垂直形变场.本文推导了多轨PSInSAR技术获得的不同片区形变场基准转换与数据拼接的数学模型,并以华北平原(115.32°E—118.79°E,36.81°N—40.58°N)为实验区,解析了3个不同轨道共12个片区PS目标,获取了研究区2006—2010年地表垂直形变速度场.分析表明:(1)研究区大范围处于下沉状态,形成以北京、廊坊、天津、沧州、泊头—德州等城市为中心向外扩展的地表沉降发展态势,几个沉降中心的平均沉降速率分别达到-34.7mm/a、-26.3mm/a、-64.2mm/a、-34.6mm/a和-37.7mm/a;(2)地表沉降的空间分布特征表明,城市工业生产和生活抽取地下水是地表沉降的主要诱因,农业灌溉和油气开采是导致华北平原大范围地表沉降的另一个重要因素;(3)研究区最大沉降带沿北北东向展布,与区内断裂分布一致,表明沉降的空间分布受到断裂带控制;(4)利用地表同期一等水准测量成果检验了本研究结果,精度达到4.72mm,表明本文提出的数据处理策略能够满足大时空尺度地表形变监测的需求.

基于PS-InSAR方法反演北京地区地表沉降速率

选用27景ENVISAT降轨雷达干涉数据,利用相干点目标PS-InSAR技术进行时间序列处理,获取了北京及周边地区2006—2010年地表形变场。研究结果表明:1)在北京及周边地区存在双桥、廊坊、燕郊镇、张喜庄、杨各庄、平谷和沙河镇等7个沉降中心,其中沉降速率最大的为北京的双桥与河北的廊坊,两个沉降中心区平均沉降速率(LOS)分别为-27.19±5.66 mm/a与-24.65±5.14 mm/a;2)沉降面积最大的为双桥沉降区,约230 km2;3)北京市区地表年回升速率为10.92±3.24 mm/a,表明自20世纪80年代以来采取的回灌措施对防治地面沉降起到了抑制作用;4)北部山区为相对上升,表明区域地质构造作用的影响仍然存在。

控制网最小独立闭合环自动搜索算法研究

介绍最小独立闭合环应满足的条件及其个数的确定,依据边的两个端点和长度信息,给出了控制网树型结构的基本思路,并设计了通过树枝和余枝进行自动搜索最小独立闭合环的算法。利用某市GPS平面控制网和水准网的自动搜索结果验证了该方法的可行性。

盾构工程竖井联系测量数据处理方法研究

以深圳地铁购物公园-香蜜湖区间段盾构工程竖井联系测量为例,介绍了将地面控制网的坐标和方位角传至地下的控制网布设、水平角观测、边长量取的方法与步骤,分析了影响竖井联系测量定向精度的因素。针对竖井联系测量的特点,对竖井联系测量观测数据提出了一种改进的处理方法。根据处理结果及其精度分析得出如下结论:对竖井联系三角形的形状、水平角观测、边长量取并对其温度和尺长改正等进行严密的规范,利用该数据处理方法,可以满足隧道贯通的精度要求。

复测水准网动态平差与静态平差结果的比较

用动态平差与静态平差方法对复测水准网资料进行处理,获得两种方法下高程点的变化量及其速率,对高程点变化量及其速率的分析表明:动态平差可以获取任意时刻地壳运动的动态变化信息,其结果在描述地壳垂直运动特征及其过程时更为合理;而在静态平差结果中,待定点的变化量及其精度、速率值均会因固定点位置的不同而不同,其结果中出现了一个强制约束值,该结果淹没或者转移了观测值中可能包含的形变信息。因此认为,在进行地壳垂直运动分析时,宜采用动态平差计算结果。

利用PSInSAR时间序列研究拉奎拉地震位移场变化特征

对2009年4月6日意大利拉奎拉(LAquila)Mw6.3级地震9景ENVISAT重轨单视复数据采用双轨模式进行永久散射体(Persistent Scatterer,PS)处理,获得了此次地震时序位移场,结合PS位移场Delaunay算法数值分析,结果表明:1)Envisat干涉雷达完整而清晰地探测到了地震前后位移场变化过程及其在不同阶段与震源断裂相关的不同形变特征:震前蠕动位移-明显变形-震期快速突变-震后量级明显减缓的持续变形;2)在此次分析的约54×59km2区域内,震中以西为大面积上升区,视线向最大上升量为130mm;震中以东为下降区域,但下降集中在破裂区,主要在发震过程及震后形成,视线向最大下沉量为210mm,与GPS监测结果一致;3)地震产生的破裂主要分布在约22×14km2范围内,沿NW走向、SW倾斜的Paganica-S.Demetrio正断层展布,方向约135°;4)本文为探索利用PSInSAR时间序列进行地震趋势预测提供了一个较好的案例.

基于SB-DInSAR时间序列探测地震形变过程的研究

对2009年4月6日意大利拉奎拉6.3级地震9景ENVISAT重轨单视复数据采用双轨模式进行小基线(SB)干涉处理,获得了此次地震的SB-DInSAR时间序列干涉图、位移场以及位移速度场。结果表明:1)地震位移场形变过程为由震前的缓慢变化到震后的加速运动,速度明显由慢到快;2)震中以西为大面积隆起区,最大隆起量为140 mm;震中以东为大面积下沉区域,但形变集中在破裂区,主要在发震过程及震后形成,最大沉降量达185mm;3)地震产生的破裂主要沿震中的东南方向传播,集中在约13.4 km×7.6 km、方向约135°的椭圆形区域内。

地铁隧道盾构掘进导向系统的建立

介绍影响盾构隧道导向的因素。详细阐述地铁隧道盾构施工导向系统数学模型的建立过程,介绍盾构机姿态参数测定的方法,以及影响盾构机姿态参数的因素及其相关改正。在深圳地铁盾构工程的实际应用中,实现隧道的顺利贯通,保证隧道的掘进质量,隧道的贯通精度达到了优良工程的要求。

GPS基线向量方差-协方差阵转换到高斯平面上的研究

根据GPS基线解算给出的方差-协方差阵,详细推导由空间直角坐标系的方差-协方差阵转为大地坐标系的方差-协方差阵。再由大地坐标系的方差-协方差阵转为高斯平面直角坐标系的方差-协方差阵,进而导出由直角坐标系的方差-协方差阵直接转到高斯平面直角坐标系方差-协方差阵的计算公式,最后通过范例给出解算结果。

利用GNSS高程序列确定复测水准网参考基准的试验研究

精密水准测董数据的处理’直以来存在不少问题，尤以数据处理基准和误差累积传递等两个问题长期凼扰水准观测资料的深入分析与应用最为突出。在利用多期复测数据进行形变分析研究中长期以来基本上都是采用假设某一空间点为相对稳定的参考点（平差基准），在此基础上进行平差计算，获得相对于该参考点的位移信息。这种方法的不足之处在于距离参考点越远误差越大；

基于修正Gram-Schmidt算法的GPS基线向量网伪逆平差

直接从GPS基线向量法方程系数阵入手,利用修正的Gram-Schmidt算法对法方程系数阵进行三角分解实现最小二乘求解,导出了基于修正的Gram-Schmidt算法求解法方程系数阵广义逆的数学公式和计算步骤,给出了通过广义逆表示的未知数解向量及其协因数阵的数学表达式。计算过程不仅避免了对矩阵的求逆,并从理论上解决了Gram-Schmidt算法由于舍入误差的影响表现出的数值不稳定性,从而很好地解决了具有秩亏系数阵方程组解的不唯一性问题。

区域地壳垂直运动研究中的模型误差及其影响

基于现今区域地壳垂直运动研究中几种主要技术手段的数据源特征和地壳垂直运动模型,讨论地壳垂直运动模型与所采用的数据源的非协调性(模型误差)对结果造成的影响,指出判别模型误差大小的依据、数据源中数据选择的原则和方法,并利用区域垂直运动研究结果讨论地壳垂直运动演变过程,进而提出对区域地震危险性判别时需要注意的问题。

汶川M_S8.0地震北川附近同震和震后垂直位移特征

利用北川附近震前水准数据,以及2008年和2010年两条一等水准数据,得到了北川附近同震和震后垂直位移量,获得如下结果:北川附近的北川—映秀断裂的同震垂直位移量为4.711m,断层上下盘最大位错量为5.1m,然而,位于平武县境内的青川断裂同震位错仅有0.064m.2008—2010年,汶川MS8.0地震后北川附近的北川—映秀断裂震后垂直位移速率为5—27mm/a,江油县大康镇附近的江油—广元断裂震后垂直位移速率为20.6mm/a,而古城区附近的青川断裂垂直位移速率仅为0.2—1.3mm/a.

前兆信息提取的一种新方法──斜率差信息法

针对日均值前兆数据序列 ,提出一种新的前兆信息提取方法 ,即斜率差信息法 .以唐山台水准为例 ,进行了全时域扫描的实例计算 ,并与已有的几种方法进行了比较和检验 .结果表明 ,该方法经优化后对提取日均值中的短期前兆信息十分有效 ,具有推广应用价值 .

形态学中闭运算功能的扩展及其应用

在基于无人机航拍图像的地震灾情分析及快报系统的研究中,需要实现动态信息图示化,这对图像处理提出了特殊需求。为此,对数学形态学中的闭运算进行扩展,提出了扩展闭运算的概念及其形式化定义,设计了扩展闭运算的实现算法,并用VC++6.0实现了算法的软件设计,应用该软件对实际图像进行处理,满足了实际需求。实践表明,提出的扩展闭运算拓展了数学形态学中闭运算的功能,具有一定的理论意义和实用价值。

3个海洋板块运动加速导致全球地震活动增强

地震是造成人员伤亡和财产损失最多的自然灾害之一.2010年的地震活动引起了人们的普遍关注,很多人在问,全球地震活动增强了吗?地震活动与板块运动有关吗?研究表明,自1994年以来,全球地震活动与以前的18年相比明显增强,特别是自2001年以来的10年中全球地震活动水平有较大增强.自1997以来,3个海洋板块(太平洋、澳大利亚和印度板块)的旋转角速度分别增加了2.4%、2.1%和41.7%,印度板块和澳大利亚西部北向运动的速率平均增加了3.38 mm/a.全球孕育强震的能量主要来自全球板块运动的动能.3个海洋板块运动前方的边界带是全球最大的强震带,它们持续4年的加速运动,在其运动前方的边界带上积累了巨大的动能,这必然导致全球地震活动自2001年以来显著增强.板块运动的观测结果表明,太平洋、澳大利亚和印度板块的运动并不是线性的,他们的运动速率是变化的,当他们的运动速率加快以后,全球地震活动的水平必然增强;反之,全球地震活动的水平必然减弱.

利用断层活动协调比方法分析云南现今地壳应变积累

断层活动协调比方法在分析云南地区的地壳应变积累上具有适用性。利用区域11处跨断层流动监测场地的三十余年观测资料,首先计算跨断层场地的三维活动量,进而得出场地的断层活动协调比参数,结果显示:(1)丽江、永胜、剑川、石屏、建水场地在对应6~7级地震上,历史映震效果良好;云南地区近期存在异常的跨断层监测场地有剑川、石屏和建水场地,存在应变积累、断层活动出现异常的断裂有剑川断裂和石屏-建水断裂;(2)结合跨断层原始观测数据和三维活动量时序曲线,综合认为云南地区地壳形变异常区域分布在滇西北地区的剑川、下关和永胜以及滇中地区的峨山、石屏和建水附近;(3)结合地震活动性资料,综合认为四川九寨沟7.0级地震后,南北地震带南段应力可能会加速积累,应重点关注云南地区的中强震危险性。

中国大陆典型沉降区垂直形变图数据集

2015—2019年,由中国地震局第一监测中心牵头,自然资源部大地测量数据处理中心和武汉大学等单位共同完成科技部科技基础性工作重点专项,系统拯救、整编共享20世纪50年代以来全国垂直形变测量数据,编制不同时空尺度的地壳垂直形变图,为强震中长期预测、地壳动力学研究、地形变灾害研究与防控及相关的国民经济建设服务。本数据集内容为中国大陆典型沉降区垂直形变图,展示特定沉降区的地表垂直形变分布,为制定地面沉降防控措施提供依据。本文对数据集的数据采集和处理情况、数据要素项和时空范围、数据输出质量和准确度,以及数据的应用前景进行了介绍。

单项资料异常变化信息提取的一种新方法──多点组信息法

在前人工作的基础上提出了多点组信息法，包容了以前各种各样的数据处理方法，并赋予了新的内容，以４点组斜率信息法为例，做了系统的论述，并以小水峪垂直基线资料为例，给出了初步的处理结果，证明该方法在各种数据的分析处理、提取地震前兆异常信息的应用中有较大的价值，最后给出了标准化信息流，对多项不同量纲的异常信息合成提供了方便。

首都圈长水准与跨断层流动观测资料的综合研究

为了更深入地研究大面积形变与断层活动之间的关系，对首都圈１９８８～１９８９年复测的长水准资料中跨过明显活动断裂的测线单独进行了分析，并与相应的流动跨断层短水准短基线资料进行了对比，证明八宝山等北东向断裂带的中段和南段活动较为强烈，而北段相对活动较弱，结合大面积水准平差给出垂直运动速率分布图，分析认为该地区是应力比较容易集中的地段，对未来的震情监视与研究有一定的指导意义。