连续GPS观测中的相关噪声分析

分析了中国地壳运动观测网络GPS基准站位置时间序列中相关噪声的特性.利用最大似然估计反演了幂指数噪声的谱指数;考察了多种噪声模型,发现除闪烁噪声之外,约50%台站的东分量中的相关噪声可用"随机漫步噪声+一阶高斯-马尔可夫噪声"模型来描述,与其它分析机构产出的全球解并不一致,显示出处理策略的不同能够造成相关噪声的差异.白噪声和闪烁噪声的大小存在明显的地理分异,东南沿海台站的噪声要大于西北内陆台站.考虑相关噪声时,各站的速率估计方差要增大一个数量级以上,水平分量多在1mm/a以内,而垂向分量则较大.

GPS坐标时间序列中非构造噪声的剔除方法研究进展

GPS台站坐标解算中包含多种地球物理参量造成的不确定性、系统误差和随机噪声.回顾了GPS台站坐标噪声分析的研究进展,包括功率谱分析、最大似然估计、区域叠加滤波、主成分变换以及质量负荷下的地壳弹性形变模拟等,并讨论了各种方法在分析噪声的类型和强度、共模误差(common-mode errors)的物理起源等方面的作用及局限性,展望了下一阶段的研究思路.

GPS观测网络中共模分量的相关加权叠加滤波

基于GPS台站间的位置时间序列相关分析,提出了一种去除共模分量(common-mode component,简写为CMC)的空间滤波方法相关加权叠加滤波.该方法采用台站间的相关性大小作为空间滤波的权重,同时考虑距离、总体相关性水平等因素,无需现有滤波方法所需的空间均匀分布这一假设.针对美国板块边界计划中310个GPS连续台、中国境内的33个GPS连续台和全球约200个GPS连续台数据的空间滤波结果表明,在200km尺度上仍存在较强的CMC.随着距离的增加,CMC的共性逐渐减弱,直至2000km左右不再相关.与传统的区域叠加滤波方法相比,针对小尺度网络,经过相关加权叠加滤波后,残差RMS改进多为5%-20%,且能够分离出单站异常和不同空间尺度上的CMC,提高了检测弱构造信息的能力,对于分析各类CMC的起源也具有参考价值.

大气质量负荷对GPS基准站的影响

分析大气质量负荷对中国地壳运动观测网络GPS基准站的影响,对所有历史数据进行了重新分析,比较了全球框架、区域框架以及经过ATML改正的区域框架下3种解中白噪声和闪烁噪声的大小、周期项和速率估计等的差别,并分析了ATML与公共噪声的关系。结果表明对于区域框架来说,加入ATML改正能够带来一定的改进,如:水平分量白噪声和垂向分量闪烁噪声减小,垂向周年运动振幅降低等,但对台站运动速率的估计影响较小。

利用连续GPS进行地面沉降监测

对2005～2006年北京15个GPS连续站的数据进行分析，获取了台站在ITRF参考框架下垂向分量的坐标序列，利用最大似然估计反演了线性运动速率及相关噪声的大小，发现北京市GPS坐标受到时空相关噪声和周期性噪声的影响，对GPS观测成果的解释要考虑这些因素的影响；GPS显示在传统沉降区域（如东三旗、平谷等）沉降速率较大，达40mm／a以上。文中还讨论了利用GPS进行沉降监测时需要注意的若干问题。

GPS位置时间序列中的中长期误差研究

连续GPS（global positioning system）已成为监测地壳形变的主要手段之一，遍布于全球的数千个GPS台站为研究板块运动、断层滑动、强震形变场等提供了可靠的数据。在GPS位置时间序列中还包含了时、空相关的噪声，与构造活动造成的位移混叠在一起，难以分离。如何有效地提取与剔除GPS中的非构造成分已成为国际上的前沿研究。本论文开展的研究内容对于加深GPS中噪声性质、起源的认识具有重要意义，并最终有益于GPS应用领域的进展。

2014年美国加州纳帕M_W6.1地震断层参数的Sentinel-1A InSAR反演

2014年8月24日,在美国加州旧金山海湾北部的纳帕地区发生了MW6.1地震.发震断层是西纳帕断裂系统中的一部分,但是该断层之前并未被足够重视.本文利用欧洲空间局最近发射成功并刚刚投入使用的Sentinel-1A卫星获取的第一对同震干涉像对(20140807-20140831),得到了该地震的地表同震形变场,结合震后24h内区域GPS同震形变资料作为约束条件,反演了纳帕地震的断层几何参数以及滑动分布.Sentinel-1A干涉结果表明,此次地震造成了明显的地面形变,视线向最大抬升和最大沉降量均达到了10cm.联合反演结果表明,该发震断层的走向为344°,倾角为80°.主要破裂以右旋走滑为主,平均倾滑角为-146.5°,最大倾滑量达到了1.1m,位于地表下约4km,存在明显的滑动亏损现象.此次地震,累计释放地震矩达1.5×1018 N·m,约合矩震级MW6.1.该结果略小于InSAR单独约束结果,可能与Sentinel-1A像对中包含的快速震后形变分量有关.

冷龙岭地区2016年青海门源6．4级地震发震构造特征

青海门源北部的冷龙岭断裂带于2016年发生M_S6.4地震,该地震与1986年发生的另一次M_S6.4地震的震源机制解截然不同,并且二者与冷龙岭主断层几乎表现为纯左旋走滑的性质也差异很大。为明确2次地震的发震构造特征,分析二者与冷龙岭主断层的关系,利用Sentinel-1A数据干涉处理得到了2016年地震的同震形变场,并结合高分辨率影像、余震精定位及GPS资料对断层构造样式及地震构造特征进行了研究。研究结果表明,2016年地震发生在冷龙岭断裂带西段北侧的分支断层上,地震造成分支断层两侧发生背斜式褶曲隆升。2次地震分别发生在分支断层的东西两端,其两端分别向冷龙岭主断层弯曲收敛并交会,在平面上形成左行右阶与左行左阶的几何结构,在区域整体剪切环境下,分别发生剪切挤压与剪切拉张,因而造成2次地震的震源机制解分别表现为压性与张性为主又兼具一定的走滑性质,综合认为分支断层与主断层之间的构造组合样式是导致2个不同震源机制解的主要因素。2次地震活动皆反映了冷龙岭断裂带整体表现为左旋走滑运动特征,该构造变形机制也体现了祁连-海原构造带对青藏高原东北缘的构造调节作用,即来自于青藏板块的构造运动在受到北部戈壁-阿拉善块体及东部华北克拉通块体的阻挡后,在青藏高原东北缘通过一系列左旋走滑断裂的调节,构造运动方向逐渐发生顺时针旋转。门源地震使得对冷龙岭断裂带地震地质问题的深入研究更加紧迫。

城市周边活断层探测中遥感技术的应用

详细探查城市及其周边地区的活断层对城市防震减灾具有重要的意义。现代卫星遥感技术可在大城市活断层探测的初期工作中发挥重要的作用。选择合适的遥感数据源和恰当的遥感数字图像处理方法是非常重要的,要有针对性地制定切实可行的遥感应用工作规范和工作流程,使之能最大限度地发挥遥感资源的作用。

汽车车轮定位参数快速检测的建模研究

本文应用计算机视觉理论并根据汽车车轮在运动中的两幅投影图像,建立了计算车轮运动参数的数学模型;通过试验验证了该数学模型的正确性。

利用计算机视觉检测汽车车轮定位参数

应用计算机视觉理论建立了图像坐标系和摄像坐标系;根据汽车车轮在运动中的2幅头影图像空间点坐标变换原理推导了图像上的对应点的运动方程。在此基础上建立了计算车轮定位参数的数学模型;基于模型建立了车轮定位参数检测实验系统,并验证了该数学模型的正确性。

利用InSAR技术研究青藏高原冻土形变特征

由于自然环境的限制,青藏高原的大地测量网络十分稀疏,不能满足区域地壳运动监测的需求。干涉合成孔径雷达(InSAR)是非接触监测地壳运动的一种重要方式,但在高原上受到冻土的影响。本文基于2014~2018年的Sentinel-1卫星C波段雷达数据,采用InSAR时序技术分析了冻土形变的时空特征。针对InSAR位移时间序列,采用空间滤波去除了大气延迟、地形效应等局部公共误差,提高了时间序列的信噪比。结果显示,青藏高原的冻土运动可分为差异较大的两类:在大部分冻土区域,与周边高山(基岩)区域相比,冻土地区显示类似的季节波动或一定的长期沉降;在部分冻土地区存在异常快速下沉区域,例如在西藏中部布若错湖西南侧的沉积盆地内,存在一个直径约2 km的漏斗型沉降区,LOS向沉降速率可达约10±2.1 mm/a。构造运动造就了高原上大量沿断裂线分布的河流、湖泊,河床和沉积盆地等广泛分布着冻土,给准确分析构造形变带来很大挑战,本文所得的结果可作为区分冻土运动与构造变形的一种有效判据,也有益于研究高原冻土的物理特性及变形机理。

基于中心压力判据的双足步行机器人稳定性研究

本文首先对中心压力判据进行了研究,然后根据双足步行机器人实验平台的实际情况,经过简化,得到了一种双足步行机器人离线动作稳定性的判别方法,并进行了基于位姿矩阵的数学建模。同时通过在机器人脚底加入力传感器的方法,设计了一种简化的在线稳定性判别方法,并将以上两种判稳性检测方法应用到了实际机器人的控制当中。

GAMIT/GLOBK软件的安装技巧

探讨了在Unix/Linux系统下安装GAMIT/GLOBK的关键问题和方法,并将其成功移植到Windows平台上(基于Cygwin)。

采油企业要踏上“循环经济”之路—安塞油田产出水的处理与利用

今年2月14日,新华社受权发布了《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》。这个《决定》对我国未来5年至15年环保事业的发展进行了规划和部署《,决定》提出的重点任务有七条,即,以饮水安全和重点流域治理为重点,加强水污染防治;以强化污染防治为重点,加强城市环境保护;以降低二氧化硫排放总量为重点,推进大气污染防治;以防治土壤污染为重点,加强农村环境保护;以促进人与自然和谐为重点,强化生态保护;以核设施和放射源监管为重点,确保核与辐射环境安全;以实施国家环保工程为重点,推动解决当前突出的环境问题。《决定》在强调经济社会发展必须与环境保护相协调的同时,对循环经济的三个环节进行了细化。《决定》要求,在生产环节,要严格排放强度准入,鼓励节能降耗,实行清洁生产并依法强制审核;在废物产生环节,要强化污染预防和全过程控制,实行生产者责任延伸,合理延长产业链,强化对各类废物的循环利用;在消费环节,要大力倡导环境友好的消费方式,实行环境标识、环境认证和政府绿色采购制度,完善再生资源回收利用体系。油田企业,特别是采油厂,如何落实“决定”所确定的任务,在生产环节、废物产生环节、消费环节“创造能源与环境的和谐”,这里给读者推荐一个案例。油田,特别是注水开发的油田,生产过程产出大量的地层水,这种含油污、含机械杂质的污水若任其横流,将严重污染环境。如何处置,世界各国都在进行研究,以合理、有效利用之。有人预测,油田污水处理有望形成一个产业。实际上,这个产业已经在形成,一些“吃”污水的企业正在悄然崛起。我国各个油田,特别是一些老的、含水高的油田,大都实行了污水(产出水)回注,在污水处理方面投入了大量的人力、物力、财力,只不过是程度上、技术水平上有些差别而已。陕甘宁盆地的安塞油田,从1999年起着手油田产出水的回注工艺探索,如今工艺技术日臻成熟,而且使产出水的回注利用率达到了100%,踏上了“循环经济”之路,创造了良好的社会和经济效益。他们的做法和精神,若有值得效法之处,发表此文的目的也就达到了。

汽车检测线发展及未来趋势

全自动汽车检测线将在未来的检测领域占绝对地位。集散式测控系统由于其突出的优点将会取代集中式测控系统。功能齐全、联网方便、精度高的检测设备将会越来越受欢迎。检测系统硬件向着模块化、标准化、系列化方向发展，可靠性、实时响应性、易扩展性更受重视。通过互联网进行远程诊断和维护已初露端倪。

中小地震三维形变场重构方法研究与同震滑动分布反演——以2016年5月22日定日M_W5.3地震为例

地震三维形变场对于研究地震发震机制等具有重要意义。已有的InSAR三维形变场重构研究中,只有中强地震的实例。由于形变量级小、 InSAR方位向形变的误差较大,中小地震的三维形变场重构易受噪声等影响。本文以2016年5月22日西藏定日MW5.3地震为例,开展中小地震三维形变场重构的尝试。首先基于InSAR技术获取了Sentinel-1升轨和降轨观测模式下的同震形变场,再结合同震形变场的特点、区域构造特征等,添加限定方程(走滑运动为0),重构了同震三维形变场。结果显示,震中附近以下降为主,幅度达7 cm,南北方向形变较小(约2 mm),此区域还伴有2 cm的西向水平运动;形变中心区域东西两侧部分区域均出现少许东向运动(1.5 cm)。由同震形变场特征判断此次地震以正断破裂为主。本文提出了基于连续性分层采样选取样本点方法,以适应本地震形变场的实际情况。对所得的LOS向位移场和重构的三维形变场进行降采样,反演得到了断层面上的滑动分布,两种数据得到的结果相似,最优发震断层的走向约181°,倾角约45°,断层错动平均滑动角约-87.1°,平均滑动量约为3.6 cm,最大滑动量位于深度6.5 km处,相当于一次MW5.4的地震。

基于开源软件GMTSAR与iGPS的时序形变自动化处理工具研发及应用

地表形变是地球内部多种物理过程的表现,是探索深部地球物理环境的重要工具.近年来随着数据和软件的丰富,合成孔径雷达干涉(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术常被作为探测地壳形变的首选手段,因而快速掌握处理技术成为构造地质和地震过程等研究领域从业者的迫切需求.本文扩展了形变时序分析软件包iGPS的功能,开发了一套基于InSAR开源软件GMTSAR的辅助处理程序,实现了时序InSAR分析流程的自动化,具备数据自动获取、干涉自主组织、时序分析调用、形变结果分析与展示等功能,显著简化了处理过程;以青藏高原西部现今地壳形变探测为例,详述了自动化处理流程,并与GNSS速度场进行对比检验了形变结果的可靠性.本文处理了2015年6月至2022年9月期间Sentinel-1卫星T12轨道的61期成像数据,获取了南北跨度上千千米的InSAR形变场,显示伴随青藏高原地壳东向挤出而产生的左旋剪切主要发生在高原北部,尤其是阿尔金断裂带、玛尔盖茶卡—昆仑断裂带之间的地带,吸收了大部分塔里木盆地与青藏高原之间的相对运动;带内活动断裂分布较近,构造形变混叠在一起难以有效分离,使得准确地估计阿尔金断裂带的现今滑动速率面临挑战.本文系统地梳理了如何借助开源InSAR软件来实现形变时序的自动化处理,有助于地球物理等领域的研究者快速熟悉与掌握相关知识与技术.

把“食指”换成“拇指”的断想

古人说：“数子十过，不如赞子一功。”指责学生当用“食指”，激励、引导、表扬则要用“拇指”。把“食指”换成“拇指”，爱是前提，它能激起学生心理上的情感需求，激发心灵的活力。实践证明，学生的发展是智力因素与非智力因素协同作用的结果。非智力因紊是决定学生发展的内在动力机制，而情感作用又是激发非智力因素很快的、教室里的原发动力。只有在愉悦的情感中学生才会享受学习，只有享受学习才能主动地学、深刻地学、创造性地学。学生情感的激发靠教师人格力量的撞击，学生心灵活动的张扬更离不开教师的智慧的点拨。二者的融合是科学化的艺术力量，又是艺术化的科学力量。

隧道进口段塌方的处理

结合工程实例,论述了隧道塌方段的处理技术及加固措施。