Relationship between regional stress field variation and earthquake activities from GPS data

The relationship between the earth stress field, earth surface displacement field and the gravity variation is deduced. Algorithms based on the boundary element method to compute the earth stress variation using the earth surface displacement is discussed. The stress field variation in Jiashi region, Xinjiang, China is obtained from the GPS data observed in 1997 and 1998, respectively, and the relationship among the local stress field variation, seismic activities and fault tectonic activities is discussed.

2000国家GPS大地控制网的数据处理和精度评估

2000国家GPS大地控制网集合了各类GPS网近10年的观测数据,提供GPS点在全球参考框架下2000.0历元的绝对位置.文中简要介绍GPS数据处理的方法,给出数据处理的精度统计;以部分点的实测速度为基础,建立中国大陆地壳运动速度场;基于GPS测量的动态系统状态,选择序贯卡尔曼滤波的广义测量平差方法,对GPS点做顾及地壳运动的整网平差,并给出整网平差结果的精度统计和外部检核.一系列的手段和措施保证了平差结果的合理性和可靠性.

GPS基准站坐标与速度场精度及随时间变化规律的探讨

应用网络工程GPS基准站每周的数据 ,按非基准方法求得区域解和全球解 ,分析研究了基准站坐标位置及速度场的变化规律 ,并给出了站坐标和速度场精度的统计分析结果。结果显示 ,坐标分量的变化趋势为线性 ,坐标残差的变化为随机曲线 ,可靠地剔除野点后 。

用球谐函数整体解算GPS应变场方法研究

探讨利用球谐函数方法整体解算大区域应变场的方法。用该方法对1999—2004年中国大陆区域网GPS速度场数据进行了分析,给出了该期间的中国大陆应变率场分布,并从残差分布规律角度讨论了球谐函数方法的有效性。针对该方法产生的边缘效应问题,提出了对研究区域外部进行插值后再进行应变计算的解决办法。

利用DInSAR和GPS综合方法估计地表3维形变速率

在分析基于贝叶斯统计和马尔科夫随机场理论的解析优化法的基础上,提出以GPS提供的高精度的水平形变速率作为约束,利用直接分解法,将DInSAR的斜距向形变速率分解成垂直形变速率。试验结果表明,直接分解法有效地综合了GPS的高水平精度与DInSAR的高垂直精度优点,且计算简单,克服了解析优化法可能出现的数值不稳定问题。

利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系

推导了地球内应力场变化与地面位移场和重力变化的关系 ;讨论了利用地面位移变化速率来计算地球内应力场变化的边界元方法 ;最后 ,利用中国新疆伽师地区的 GPS观测资料 ,对该地区地壳内的应力场变化进行了计算 ,并分析和讨论了该地区地壳内的局部应力场变化与地震活动和断层构造活动的关系 .

GPS速度场解的融合

利用GPS研究一个地区的地壳运动时 ,常常需要将该地区的几个速度场解融合为一个统一的速度场。为此 ,通过中国地壳运动网络的一个实例 。

基于周期项参数模型的GPS流动观测改正方法研究

利用GPS流动观测站200 km范围内站点的连续观测时间序列提高GPS流动观测的定位精度,探讨GPS流动观测结果的可靠性。结果表明:1)流动观测站点速度测量值与连续观测结果差值标准差在改正后平均减小37.97%;2)TAIN、CASH两个站点的同址观测实测值改正后偏离值平均减小38.9%。

利用多面函数拟合和欧拉矢量法建立福建省GPS速度场模型

通过处理福建省卫星导航定位基准服务系统(FJCORS)2013-2015年观测资料,获得GPS站实测运动速度值,在此基础上,分别利用多面函数拟合法和欧拉矢量法构建了福建省及周边区域GPS速度场模型.内符合精度方面,多面函数拟合的速度精度南北分量为1.06 mm/a、东西分量为2.00 mm/a;欧拉矢量法得到的速度精度南北分量为1.36 mm/a、东西分量为1.22 mm/a.外符合精度方面,两种方法模拟得到的检核点速度值与实测速度值的较差均在±2.28 mm/a以内.在福建省陆域内,两种方法得到的速度场具有高度的一致性,运动速度均为35 mm/a左右,运动方向为SE-E向.

广西区域速度场模型构建与应变特征分析

利用GAMIT/GLOBK软件解算2009-01~2019-06广西地区83个GNSS站数据,获得ITRF2014框架下GNSS站速度场,并通过Kriging插值法构建广西区域三维速度场模型。联合广西及周边136个GNSS站观测结果,采用格网距离加权法计算区域应变场,并对应变场特征进行分析。结果表明,ITRF2014框架下广西区域平均水平运动速率为34.95 mm/a,优势方向为N106.3°E,垂向运动表现为区域性缓慢隆升和沉降。23.5°N以北区域呈面应变压缩变形状态,以近SN向、NW向主压应变为主;23.5°N以南区域则呈面应变拉张变形状态,并以自西向东扇形展开的张应变为主。剪切应变场表现为四周高值、中部过渡带为低值。研究区内近10 a内地震主要发生在剪切应变高值向低值转变的区域,且时空上具有从断裂带一端向另一端迁移并折返的变化特点。

面向粒子图像测速的光流金字塔插值优化方法

提出了一种面向粒子图像测速的光流金字塔插值优化方法,可以减小重建角度误差和均方根误差,尤其是图像边缘部分的角度误差。使用该优化算法分别对单涡流、双涡流、DNS湍流粒子场进行速度场重建,得到三种流场的均方根误差和平均角度误差比优化前至少降低了15.96%和19.87%。搭建二维PIV实验系统,在待测流场中均匀撒入100μm的PSP粒子,进行旋转实验和注水实验,分别模拟涡流场和射流场,所提出的优化算法可以获得与常见算法流形一致的速度场。

一种基于机器学习的顺直明渠断面流速场模型构建方法

顺直明渠流量的精确测量,对于水资源的合理利用、调配市县流域水量以及了解污水走向等具有重要意义。其中,渠道断面流速场的准确构建是实现高精度流量计算的关键。目前国内外针对明渠流速分布的研究尚不完善,普遍存在实测样本缺少、精度较低等问题。针对上述问题,提出了一种基于机器学习的顺直明渠断面流速场模型构建方法。该方法首先通过测量渠道参数与少量流速数据,建立并优化断面流场CFD模型,以获得足够训练样本;然后将随机森林和支持向量机作为基学习器,建立基于集成学习的流速场预测模型。该方法可以实现仅通过对表面流速的测量,准确构建顺直明渠断面流速场的目标。实验结果表明,与几种常用的机器学习方法相比,该模型均方根误差最多减小了30.21%,最少减小了2.81%。且该方法的均方根误差均在5%以内,符合国家标准,可以实现流速场的高精度构建。

浙江省区域基准框架维持研究

为了实现浙江省区域2000中国大地坐标系统厘米级动态维持,提出一种基准框架维持方法:采用加米特(GAMIT)/格洛布克(GLOBK)软件处理82个卫星导航定位连续运行基准站(CORS)10 a的观测数据获得高精度的站点坐标和速度;然后提出趋势面插值模型建立15′×15′的格网速度场,进行板块运动改正;最后采用赫尔默特方法和国际地球参考框架(ITRF)公开的14个转换参数实现不同框架和历元的转换。结果表明,浙江省整体呈现由西北至东南方向的运动趋势;平均速度东和北方向分别为33.9、-10.4 mm/a;趋势面法拟合中误差最优为0.46、0.41 mm/a;从浙江区域ITRF2014(2 022.0个历元)到2000中国大地坐标系统的转换精度优于1.4 cm。

海原-六盘山弧型断裂及其附近最新构造变形演化分析

利用两时段GPS速度场,用三维非线性有限元方法研究了海原-六盘山弧型断裂带及其附近最新构造变形演化特征。研究得到：1）海原-六盘山断裂带整体表现为左旋运动,海原断裂带左旋活动速率在（2~5.5）mm/a之间,六盘山断裂左旋活动速率约为1.0 mm/a;2）海原断裂带与六盘山断裂带的交接处目前处于强闭锁状态,亦是运动变形差异相对强烈、应变能积累较快的区段,存在强震孕震背景。

Kriging方法在GPS速度场网格化和应变率场计算中的适用性

从Kriging方法的基本原理出发，推导了Kriging球面应变计算公式，通过在模拟和实际GPS数据中的试算，讨论了该方法在区域GPS速度场网格化和应变率计算中的适用性。结果表明Kriging方法对GPS速度场滤波和网格插值是可行的，交叉检验及残差分析结果亦表明了Kriging方法的有效性。对比Kriging方法与最小二乘配置方法对中国大陆1999~2004期GPS速度场处理结果，发现两种方法的滤波和网格化效果相当；而应变率场结果总体分布相近，但Kriging结果自身一致性不佳，最大剪应变率的高值区是一致的，但量级上差别显著；Kriging应变率计算方法在抗差性和边缘效应处理方面不如最小二乘配置方法。

地壳运动速度场插值方法研究

分析了构建速度场的统计模型和函数模型法,提出利用两种模型逼近原始观测速度的综合逼近法,以减少剩余误差。计算和比较了各种方法,结果显示,综合法优于单独利用统计模型和函数模型法。

南北地震带现今应变特征及地震危险性分析

基于1999~2007期、2009~2013期及2013~2016期GPS速度场数据,利用最小二乘配置方法解算南北地震带附近区域应变率参数,对比应变率变化并分析变化原因。结合研究时段内M W6.0以上地震的震中分布,分析应变率参数与地震分布的相关关系;再结合地震地质,分析研究区内主要断层的地震危险性。结果显示,青藏高原近期存在加速扩展特征,其东北缘存在明显的介质性质横向不均匀特征,M W6.0以上地震与应变率的大小存在相关关系;研究区内的地震危险区分别为祁连山中段危险区、玛沁-玛曲危险区、安宁河-小江断裂系危险区及红河断裂带中南段危险区。

用二维有限元研究青藏块体东北缘地壳的水平运动

将1999～2001年、2001～2004年两个时段中青藏块体东北缘GPS水平速度场进行参考框架的变换,扣除区域刚性整体平移和旋转,得到反映区域内部相对运动的水平速度场。利用这个速度场,通过构建该区二维有限元模型,结合最优化原理,反演区域分段边界位移。将反演结果作为边界约束并将变换参考框架后的水平速度场作为有限元节点载荷,模拟区域内部水平运动场并计算其主应变率场、最大剪应变率场,以分析这两个时段中这两种场的变化特征及其与地震孕育之间的关系。

海域流动点外部扰动引力无奇异计算模型

针对海域重力场变化特征和远程飞行器机动发射保障应用需求,本文分析研究了地球外部空间扰动引力三类传统计算模型的技术特点及其适用性,指出了采用表层法作为海域流动点扰动引力计算模型的合理性及需要解决的关键问题,分析论证了空中扰动引力计算对地面观测数据的分辨率和精度要求,提出通过引入局部积分域恒等式变换、局域泰勒级数展开和非网格点内插方法,消除表层法计算模型积分奇异性固有缺陷的研究思路,进而推出了适合于海域流动点应用的扰动引力无奇异计算模型,较好地满足了全海域和全高度段对局部扰动重力场快速赋值的实际需求.以超高阶全球位模型EGM2008作为标准场,通过数值计算验证了无奇异计算模型的可行性和有效性,在重力场变化比较剧烈的海沟区,该模型的计算精度优于2×10^-5m·s^-2.

样条积分方程法求解非线性磁场问题

在积分方程法的基础上，引入样条插值技术，提出了一种新的求解三维非线性磁场问题的数值方法——样条积分方程法．应用该方法采用国际ＴＥＡＭＷｏｒｋｓｈｏｐ第２１基准问题进行核算并对铝电解槽模型内的磁场分布进行了计算分析．结果表明：样条积分方程法在减少计算资源。