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GNSS技術(shù)與地震監(jiān)測預(yù)報淺議

2015-04-28 09:57:23劉作華陳傳華朱飛
中國科技縱橫 2015年8期
關(guān)鍵詞:斷層觀測監(jiān)測

劉作華 陳傳華 朱飛

【摘 要】GNSS技術(shù)在地震監(jiān)測預(yù)報等方面具有非常良好的應(yīng)用空間。本文從GNSS技術(shù)的原理和在地震監(jiān)測中的意義出發(fā),以GNSS觀測的地震數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),將數(shù)據(jù)進(jìn)行解算和分析,對GNSS技術(shù)在地殼速度場分析、水平應(yīng)變速率計(jì)算、地殼垂直升降研究以及斷層活動分析等在地震監(jiān)測預(yù)報中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,GNSS在地震監(jiān)測預(yù)報方面具有較好的效果。

【關(guān)鍵詞】GNSS 地震 監(jiān)測預(yù)報

隨著科技的發(fā)展,許多新的高科技技術(shù)也應(yīng)用到了地震監(jiān)測預(yù)報上,為我們的地震監(jiān)測預(yù)報工作提供了更為廣闊的平臺。由中國地震局牽頭聯(lián)合中國氣象局、科技部、國土資源部、教育部及總參測繪局共同建設(shè)的中國大陸構(gòu)造運(yùn)動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(即GNSS)為地震監(jiān)測預(yù)報工作提供了一個新的手段。GNSS(Global Navigation Satellite System)是全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的簡稱, 它是一個多系統(tǒng)、多層面、多模式的復(fù)雜組合系統(tǒng),常用于大面積水平形變場、地震帶形變反常和斷層形跡觀測與研究。

近年來GNSS觀測技術(shù),在地震預(yù)報探索方面取得了很大的進(jìn)步。本文基于GNSS技術(shù)的原理和地震監(jiān)測預(yù)報的意義,探索研究其在地震監(jiān)測預(yù)報中的應(yīng)用。

1 GNSS技術(shù)

GNSS技術(shù)包括差分定位技術(shù)、精密定位技術(shù)、GNSS-R技術(shù)、GNSS掩星技術(shù)、組合導(dǎo)航技術(shù)和嵌入式技術(shù)等。GNSS技術(shù)具有全天候、全覆蓋、穿透性強(qiáng)、精度高和觀測方便等特點(diǎn)。

“十五”和“十一五”期間,“陸網(wǎng)態(tài)一期”工程在地震預(yù)報等方面取得了重要的成果。借鑒這期間的重要成果資料,現(xiàn)階段將進(jìn)一步開展“陸態(tài)網(wǎng)二期”工程的建設(shè)。因此有效地利用這些觀測的資料對地震活動作系統(tǒng)地研究具有非常重要的研究意義和實(shí)用意義。本文以現(xiàn)有的GNSS觀測資料為基礎(chǔ),分析中國地殼運(yùn)動與地震監(jiān)測預(yù)報的關(guān)系。

2 GNSS在地震監(jiān)測預(yù)報中的應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)來源

“中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)”開始運(yùn)行以來,目前已經(jīng)積累了大量的觀測數(shù)據(jù),GNSS觀測的地震數(shù)據(jù)資料可以作為地震監(jiān)測預(yù)報的研究基礎(chǔ)。

2.2 數(shù)據(jù)解算

通過解算地殼形變數(shù)據(jù)可以獲取地殼形變的空間序列和時間序列,從而得到地震前兆信息,以便進(jìn)一步達(dá)到地震監(jiān)測預(yù)報的目的。GNSS數(shù)據(jù)處理使用GAMIT/GLOBK軟件,采用IGS解釋數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合平差,平差結(jié)果歸算到ITRF2000框架下。

2.3 數(shù)據(jù)分析方法

由于數(shù)據(jù)解算過程非常復(fù)雜,解算結(jié)果或多或少會受到許多干擾因素的影響,為了提高信噪比,方便提取地殼運(yùn)動中真實(shí)的信息,還需要對解算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)處理,處理方法包括:滑動均值處理;扣除地殼介質(zhì)存在橫向不均勻性變化的區(qū)域;計(jì)算地殼運(yùn)動速度等。

3 地震監(jiān)測預(yù)報應(yīng)用

(1)通GNSS觀測,高精度地研究板塊運(yùn)動速度場的變化,能幫助人們認(rèn)識大陸構(gòu)造變形與強(qiáng)震關(guān)系。從圖1a可以看出中國大陸板塊運(yùn)動速度場旋轉(zhuǎn)方向主要為順時針,東慢西快,青藏高原與揚(yáng)子板塊交界入運(yùn)動速度場密度,是地震高發(fā)區(qū)。

(2)通過GNSS觀測地殼水平應(yīng)變速率,研究膨脹或壓縮及應(yīng)變集中區(qū)域,對研究應(yīng)變積累過程有重要意義。從圖1b可以看出,東部地區(qū)應(yīng)力相對較弱,西部(主要包括青藏高原、四川盆地和云貴高原)應(yīng)力強(qiáng)。

(3)通過GNSS觀測地殼的垂直運(yùn)動,觀察上升或下降趨勢與過程,對研究地震孕育有幫助。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)可知,GNSS觀測的數(shù)據(jù)在垂直向位移存在一定的規(guī)律分布,青藏高原板塊邊界、華北、內(nèi)蒙等地方垂直運(yùn)動明顯。

(4)為更好地分析地層內(nèi)部運(yùn)動特征,將基準(zhǔn)站站點(diǎn)坐標(biāo)時間序列進(jìn)行線性趨勢化處理,去除各站點(diǎn)水平方向共性運(yùn)動趨勢,從而得到位移殘差曲線。分析殘差曲線,可以分析站點(diǎn)在東西南北向有同震位移情況,研究地殼運(yùn)動情況,為地震監(jiān)測提供有效數(shù)據(jù)。

(5)GNSS觀測和水準(zhǔn)測量一樣,測定斷層的活動速率,可反映現(xiàn)在斷層的活動水平,使我們發(fā)現(xiàn)容易發(fā)生地震的閉鎖段。GNSS測量斷層滑動速率的變化及斷層遠(yuǎn)近場差異運(yùn)動,對認(rèn)識斷層的活動性及地震發(fā)生周期具有重要意義。通過GNSS矢量位移場調(diào)整運(yùn)動的參考基準(zhǔn)后,可以將位移場矢量分解成斷層走向分量與斷層垂向分量之和,然后繪制相應(yīng)的GNSS分矢量圖,易于直觀判定斷層活動的大小和性質(zhì)。

4 結(jié)語

GNSS技術(shù)是一項(xiàng)非常前沿的領(lǐng)域,在地震監(jiān)測預(yù)報等方面具有非常廣闊的應(yīng)用空間。本文以GNSS技術(shù)的原理以及在地震監(jiān)測中的意義出發(fā),以GNSS觀測的地震數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用處理解算后的數(shù)據(jù)分析其在地震監(jiān)測預(yù)報中的應(yīng)用。結(jié)果表明GNSS技術(shù)在地殼速度場分析、水平應(yīng)變速率計(jì)算、地殼垂直升降研究以及斷層活動水平等方面具有良好的應(yīng)用空間。

參考文獻(xiàn):

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