利用GPS数据研究中缅边界地区现今地壳形变特征

中缅边界地区位于缅甸弧东缘—青藏高原东南缘—巽他板块的衔接地带,地质构造复杂,区内多条活动断裂横跨中缅两国.为了研究中缅边界地区现今地壳形变特征,本文收集处理1998至2020年中国和缅甸的GPS数据,获得了中缅边界地区高空间分辨率的GPS速度场,并采用多尺度球面小波方法计算了多尺度应变率场.结果表明:(1)印度板块向缅甸块体东侧强烈挤压俯冲作用导致位于缅甸弧的GPS测站以约30 mm/a的速度沿NNE向随着印度板块向青藏高原推挤,缅甸弧地区剪切应变积累明显,主压应变率在弧外侧表现为垂直构造走向的近东西向挤压,在弧内侧与伊洛瓦底江盆地表现为平行构造的近南北向挤压.实皆断裂处于主应变率与剪应变率的高值区,存在分段活动性:北段两侧的速度呈现明显的差异,剪切应变积累显著,呈现右旋剪切运动和缩短;中段以约20 mm/a的速度向NNW向运动,具有右旋走滑兼拉张特征.(2)川滇块体围绕东喜马拉雅构造结顺时针旋转,GPS速度方向从构造结北侧的近东西向运动偏转到川滇菱形块体为向南或东南运动,并在滇西南地区呈弥散型分布,速率向东南逐渐减小.其中,小江断裂带总体为左旋走滑.红河断裂中段具有较低的走滑速率,而北段和南段具有较高的剪切速率.大盈江断裂呈现出东西向拉张的特点,表现出明显的左旋走滑特征.龙陵—瑞丽断裂呈右旋走滑兼拉张特征.南汀河断裂、孟连断裂、景洪—打洛断裂等均处于低剪切状态,以左旋走滑为主.西北—东南走向的澜沧断裂、无量山断裂则表现出右旋走滑特征,北西走向的龙陵—澜沧断裂带表现为右旋走滑为主兼具拉张性质.(3)实皆断裂、畹町断裂、南汀河断裂、无量山断裂中部等地区应变积累较快,其地震危险性值得关注.本研究对于认识中缅边界地区的构造动力学特征,评估该区的地震灾害具有科学意义和现实需求.

用GPS分析天山现今地壳变形与应变率场

基于中国地壳运动观测网络1999-2013年和中国大陆构造环境监测网络2009-2013年的GPS区域网观测资料,并结合境外天山、帕米尔等地区公开发布的速度场结果,获取整个天山及邻区较为完整的地壳运动图像以及应变率场分布特征。初步结果表明：1）天山地区现今应变率场分布的整体特征与该地区长期的地质构造背景具有一定的继承关系,天山以近南北向挤压缩短变形为主要特征,主压应变率由其西段（77°E附近）的约45×10-9/a,逐渐降至东段（86°E附近）的约10×10-9/a;2）天山西南部的帕米尔高原北缘逆冲断裂带及其北侧的阿莱山脉附近为面压缩区,主压应变率约为（50-60）×10-9/a,面膨胀率约为（40-50）×10-9/a,与已有GPS剖面观测到的该区域（10-15）mm/a的地壳缩短速率十分一致;3）与塔里木盆地相邻的帕米尔高原东部地区（38°N附近）,其现今地壳活动、应变率场分布与该地区目前处于拉张的地震、地质构造背景有很好的一致性,主应变率和面膨胀率显示存在一定程度的拉张变形,拉张应变率约为（10-20）×10-9/a,方向为近东西向;4）最大剪应变率结果显示天山地区存在一定程度的剪切变形,最大剪应变率高值区对应于西南天山的帕米尔北缘逆冲断裂带附近,幅度最大值约为40×10-9/a;5）另一最大剪应变率高值区位于天山西部（78°E附近）,幅度约为30×10-9/a。

广西区域现今地壳运动构造特性研究

利用多期GPS观测资料计算了广西区域ITRF2000框架下的三维速度场、主应变参数及区域参考框架下的三维形变速率和形变运动趋势,研究了该区域现今地壳运动速度场及内部形变规律。结果表明,广西区域随同南华亚板块作SE-NW方向的逆时针运动,在ITRF2000框架下的东西向速率为29.3 mm/a,南北向速率为-13.4 mm/a,垂向平均速率为2.3 mm/a;区域内部现今地壳运动的形变量较大(约4 mm/a),主张应变率(5.48×10-9/a)大于主压应变率(3.70×10-9/a),地壳应变表现为拉张为主,主应变轴为N43.19°E。

用PPP技术确定南极Amery冰架的三维运动速度

基于GPS精密点定位(precise point positioning,PPP)技术,利用IGS的精密星历数据编制软件处理了在Amery冰架获取的连续5d的GPS卫星跟踪观测资料,初步获得了冰架前端观测点处的冰流速度和冰流方向。根据定位解算出的高程系列的周期变化,初步推求出观测点处的海潮周日变化参数。研究成果可为后续的物质平衡计算提供依据。

利用灰色关联极限学习机预报日长变化

针对日长变化难以用精确模型进行预报的问题,将一种新型人工神经网络——极限学习机(extreme learning machine,ELM)用于日长变化预报中.首先针对时间序列预测问题中存在的嵌入维数选取和网络结构设计问题,提出一种基于灰色关联分析(grey relational analysis,GRA)的ELM算法(GRA-ELM),该算法将灰色关联分析输入节点选取嵌入到ELM网络的训练过程中,同时完成嵌入维数和隐层节点规模的确定.然后根据日长变化数据的特点对其进行预处理,建立一种能够高精度、近实时预报日长变化的GRA-ELM预报模型.最后将GRA-ELM模型的预报结果同标准ELM、反向传播神经网络、广义回归神经网络和地球定向参数预报比较竞赛的结果进行比较.结果表明,通过本方法得到的日长变化较其他方法在精度上有较大改善.

样本输入方式对极端学习机预报日长变化的影响

针对极端学习机(Extreme Learning Machine,ELM)用于日长(Length-Of-Day,LOD)变化预报过程中,样本输入方式对预报结果的影响进行了研究。采用跨度、连续和迭代3种样本输入方式对日长变化进行预报。结果表明,不同的样本输入方式对预报结果有很大影响,样本按跨度输入的预报精度最低;样本采用连续输入方式在短期和中长期预报中预报精度较高,但计算速度较慢,较适合中长期预报;样本按迭代输入方式的短期预报精度稍优于连续输入方式,而中长期预报精度则不如连续输入方式,但具有较高的预报效率。这对于日长变化的实时快速预报有着较高的现实意义。

青藏高原东北缘近期水平形变场分析

利用2011-2013年青藏高原东北缘地区GNSS水平形变观测与处理结果,分析了青藏高原东北缘近期水平形变场,得出以下结论：2011-2013的水平运动清晰有序,相对运动一般在15 mm/a以内;区域主压应变优势方向为东北-西南向,值域在±40×10-9/a之内,最大主压应变区呈带状分布于研究区域南部;从应变率的膨胀与收缩空间范围来看面收缩占优势,表明该区是以压性为主积累应变能,面收缩较大值主要分布在东南角;最大剪切应变率较大的值域以条带形式展布在区域内,一个是祁连构造活动带,另一个是其南面靠近区域南端且与其平行的条带上;水平旋转量在空间上的分布比较有序,左旋活动与右旋活动呈区域性展开。

顾及最小二乘拟合端点效应的日长变化预报

针对日长(Length Of Day,LOD)变化预报中最小二乘(Least Squares,LS)拟合存在端点效应的问题,采用时间序列分析方法对日长变化序列进行端点延拓,形成一个新序列,然后用新序列建立最小二乘模型,最后再结合最小二乘模型和自回归(Autoregressive,AR)模型对原始日长变化序列进行预报。实验结果表明,在日长变化序列两端增加统计延拓数据,能有效减小最小二乘拟合序列的端点畸变,从而提高日长变化的预报精度,尤其对中长期预报精度提高明显。

利用经验模态分解提高极移预报精度（英文）

经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)是一种数据驱动的自适应非线性、非平稳信号分解方法。为提高极移预报精度,将经验模态分解应用于极移预报中。首先利用经验模态分解方法对极移序列进行分解,获得极移的高频分量和低频分量;然后采用最小二乘(Least Squares,LS)外推模型对极移低频分量进行拟合,获得最小二乘拟合残差;其次采用自回归(Autoregressive,AR)模型对极移高频分量和最小二乘拟合残差之和进行建模预报;最后将最小二乘模型和自回归模型外推值相加获得极移预报值。将经验模态分解和LS+AR组合模型预报结果与LS+AR模型预报以及地球定向参数预报比较竞赛(Earth Orientation Parameters Prediction Comparison Campaign,EOP PCC)的预报结果进行比较,结果表明,将经验模态分解应用于极移预报中,可以明显改善极移预报精度。

小尺度地幔对流与海底地形抬升

根据建立的垂直于大洋中脊的二维热对流有限元数值模型,采用常粘性以及与温度相关的粘性两种粘性结构对小尺度地幔对流对海底地形的影响进行了重新研究。该模型的主要特点是采用开放边界条件,从而可以避免原有封闭模型因回流问题而产生的复杂效应。数据结果显示,在常粘性模型中,小尺度地幔对流可造成海底地形抬升;但对与温度相关的粘性模型,小尺度对流对地形几乎不产生影响。

基于InSAR数据的西藏玛尼Ms7.9级地震的地壳不均匀性研究

基于InSAR观测结果,考虑到发震区域南、北两盘地壳介质的横向不均匀性,结合更为真实的地表断层位置,采用三维半解析粘弹性模型和遗传算法,反演了发震断层滑动分布及南北两盘的地壳介质参数(泊松比)。反演结果显示,考虑介质横向不均匀性的模型能较好地拟合地表形变场;南北盘的横向介质差异性也可认为是玛尼地震同震形变的非对称性的影响因素之一。

基于GPS速度场的四川地区1999~2018年应变场特征演化分析

基于1999~2018年GPS水平运动速度场数据,解算并分析了四川“Y”形构造区各周期网格速度场、地壳应变率场,并讨论了近20年尺度的地壳应变场演化过程。研究表明:1)2008年汶川地震前1999~2007期GPS速度场相对稳定,整体“Y”型构造区地壳运动变化不大,但汶川地震后龙门山断裂带发生较大变化,由4.0 mm/a增至10.0 mm/a。2)1999~2007年,整个四川“Y”型构造区应变场演化特征微弱,而汶川地震之后的两个周期,最大剪应变自龙门山山前断裂向西到汶川一带,形成了由高到低、平行于龙门山断裂带走向的高密度梯度带。龙门山断裂带以ES或EES向的主压应变为主,其量值变化范围为5.0×10^-8/a^12.0×10^-8/a;鲜水河断裂由震前主拉应变,改为震后近EW向的主压应变特征。面膨胀结果则显示龙门山断裂带由震前低密度梯度带瞬间变为平行于龙门山断裂带走向的高密度变化区。3)2008年汶川地震和2013年芦山地震是最为重要的时刻分割点。近20年的应变率场变化,更似一个“时间—地壳构造运动”的大轮回,目前四川“Y”型构造区整体处于2008年汶川地震前较为稳定的活动周期。龙门山断裂带仍值得我们做出更为深入的研究。

GPS网平移法反演地心运动研究

本文将CF、CE相对于CM的运动统称为地心运动。利用网平移法对全球分布站的32年的数据,分别进行了CF相对CM、CE相对CM、CE相对CF运动的反演,得到较长的地心运动的时间序列。并与已有地心运动的研究结果进行比较,得出振幅在同一数量级、且相对较小的结果。

高架道路高程测量及精度评估

控制点的高程精度对于公路设计施工等具有重要作用。GNSS静态测量由于受高程基准面和相位整周模糊度解算等因素的影响,其高程精度通常不能满足公路设计施工要求,因此需要采用水准测量方法获取控制点的高程。在介绍二等水准测量误差改正理论方法的基础上,依据《公路勘测细则》提出高架公路工程的水准点布设方案和技术要求,并对测量成果进行精度评价。结果表明,水准路线的闭合差符合限差要求,且小于1/3限差;最弱点高程中误差为0.9 mm,小于限差10 mm的要求;每千米偶然中误差为0.55 mm,小于限差1 mm的要求。各项指标均满足规范要求,可供设计施工使用。

基于GPS观测数据的甘青交界地壳形变特征研究

利用2011～2013年的GPS观测数据,针对青藏块体东北缘,选择并解算了7个GPS运动剖面,给出了相关大型断裂上、下盘的相对位移,并获取了区域应变场结果。从位移场与应变场的角度,探讨了该地区的地壳运动与形变特征。结果显示:昌马-俄博断裂、祁连山北缘断裂以逆冲挤压为主,兼顾左旋走滑;青、甘交界及宁夏地区主要以NE、NEE向的面压缩为主,北部阿拉善地块则为面膨胀,呈现了青藏高原松软的地壳物质流在NE向运动过程中遇到坚硬的阿拉善地块转而向NEE、E方向逃逸的运动特征。

顾及非线性变化的地球参考框架建立与维持的思考

介绍了全球及区域参考框架(ITRF)的发展现状,探讨了国际地球参考框架(ITRF)的不足,给出了使用顾及非线性变化的速度模型建立和维持参考框架的思路,并分析了解决不同类型非线性变化的处理方法。在此基础上,探讨了区域参考框架建立与维持的方法。最后展望了全球大地观测系统背景下的未来ITRF发展趋势。

中国大陆水平运动速度场的多面函数模型

根据1998～2009年的GPS基准站和重复观测资料,获得了1 041个点在2000中国大地坐标系下的速度,研究了利用多面函数建立速度场模型的关键问题:核函数的选择、平滑因子的确定以及结点的确定,并利用多面函数建立了覆盖中国大陆范围的分布均匀、有实用价值的中国地壳水平运动整体速度场。

汶川Mw7.9与日本Mw9.0地震同震电离层扰动研究

通过分析研究2008年的汶川Mw7.9地震、2011年的日本Mw9.0地震,发现伴随强震的发生,存在明显的同震电离层扰动现象。这种现象持续时间较短,一般在震前30～40min出现,并在震后大约10min达到极值,然后逐渐消失。持续时间及强度和震级存在着密切的关系,具体来说,震级越大其异常值也越大,持续时间也越长。另外一个值得注意的现象是,在震中附近出现较为明显的正异常的同时,距离震中较远的地区出现了负异常。

对钱德勒参数进行时变修正的CLS+AR模型在极移预测中的应用

根据LS模型参数中钱德勒项的时变性质,提出了基于钱德勒参数时变修正的CLS模型,并用CLS+AR对极移进行预测。实验结果表明,CLS+AR模型在极移预测精度上较LS+AR模型有较大改善。

华北现今三维形变场空间变化的基本特征

以1999～2007年GNSS观测资料为基础,利用多核函数及应变场的无偏算法,在形变场连续变化的条件下获得了华北地区现今形变场的非线性空间变化结果,局部区域超8mm/a,其他部位隆升一般在6mm/a以内;华北平原存在着一个巨型沉降"漏斗",漏斗中心的数值近60mm/a。就构造活动而言,结果基本揭示了华北地区现今的形变特征。