工程水准复测垂直形变分析

利用京沪高铁京津段的八期工程水准复测资料,绘制了2007年3月-2011年3月间的京津地区垂直形变图,并对京津沿线地区近期垂直形变趋势进行了分析研究.研究结果表明,2009年3月至2011年3月期间,不同地点出现了正速率变化,与以往对于这一区域负速率变化的地面沉降规律形成了一个“反向”变化,显示出区域应力场受外部干扰和影响后的变化特征.为分析研究首都圈地区今后一段时间的地壳垂直形变趋势提供依据.     

沧州地区地面沉降发展趋势与防治对策分析

地面沉降机理分析是目前研究地面沉降防治的热点问题。本文通过沧州地区地面沉降发展趋势与地下水位状况的对比,分析地下水位和地面沉降的相互关系,分析地面沉降发展规律,探讨地面沉降防治成效,为今后沧州地区地面沉降防治措施和对策的制定提供科学的理论依据。     

地电阻率年变化与气象因素及水位的关系

为了消除d_s 观测资料中的年周期变化,对宝坻、塘沽地震台的地电阻率观测资料与台站附近地区的气压、气温、相对湿度、水位及海水水位的同期资料进行了相关处理分析, 并对地电阻率年周期变化产生的原因进行了分析,认为产生地电阻率与气象要素年周期变化的外因是同一源场作用的结果。 而地电阻率变化的内因,则是基于地下咸水层厚度的改变及地壳应力场的变化。 采用最小二乘法由气象参量和水位变化拟合出地电阻率模型值, 并计算出观测值与拟合值的残差,以消除电阻率观测资料中的年周期变化。结果表明, 近年来华北地区发生的 6级左右地震前,在宝坻、塘沽地震台的观测资料中均存在明显的短期前兆异常。     

喀什—乌恰地区流动地磁测量数据处理及初步分析

介绍了2008年在喀什—乌恰地区32个测点的流动地磁测量数据的处理方法。利用该数据建立了喀什—乌恰地区地磁场的曲面样条模型,绘制了区域地磁基本场分布图。以2005年中国地磁场球冠谐模型为参考场剥离了岩石圈磁场,绘制了喀什—乌恰地区岩石圈磁场局部异常分布图。表明岩石圈磁场局部异常与测区内地震在空间上有一定的对应关系。     

利用重力资料与GPS数据研究伽师及邻区近期地壳运动特征

利用重力资料和GPS数据研究伽师及邻近地区地壳运动特征,首先对2005～2009年该区域流动重力观测资料进行平差计算,绘制出以1年为尺度的重力场变化的等值线图.分析表明,伽师及邻近地区近年来重力场变化相对活跃,且有一定的规律,最大重力异常值达到150×10 -8m·s-2.其次,利用2005 ～2009年该区域GPS数据在统一框架下进行重新解算,并利用理论计算得到该地区每年的面膨胀值.研究表明,该区域地壳面压缩、面膨胀交替出现,正负交界处往往是剪应变值增大的地区,即地震易孕育区域.最后探讨了重力与GPS(面膨胀)二者在地壳形变、地球动力之间的响应关系.研究表明,震前伽师及邻区重力值主要显示正变化,震后则呈现出大面积负值区域,说明压陷(面收缩)和向北扩张(面膨胀)作用交替进行,这与GPS计算出的面膨胀结果是一致的.     

缓慢沉降地区沉降量的估计

通过实际和模拟例子讨论了缓慢沉降地区的监测资料数据处理问题，指出逐级平差方法有可能民沉降量估计偏差过大；在地面沉降较为缓慢时，这种偏差甚至会导致对地面沉降的错误结论。最后提出了改进方法。     

基于PS-InSAR的蓟运河断裂震间形变监测研究

采用2014年10月22日至2019年4月11日之间的26景Sentinel-1升轨数据,基于PS-InSAR技术对蓟运河断裂这一隐伏断裂进行形变监测试验。结果表明：(1)研究区受地面沉降干扰强烈地区在南部宁河一带,向北地面沉降逐步减弱,在蓟运河断裂北段以北一带基本无地面沉降现象。(2)研究区北部的视向线形变速率在蓟运河断裂北段一带在0 mm·a^-1左右,向北随远离断裂形变速率增大,表明研究区北部受近东西向燕山隆起控制,有向南掀斜运动的趋势。(3)蓟运河断裂北段活动方式为黏滑,其两盘的视线向相对形变速率差约为1.83 mm·a^-1,蓟运河断裂南段两盘形变速率差小于2.96 mm·a,与2005—2012年的水准测量结果相近,表明蓟运河断裂2005年以来活动速率较为稳定。(4)在受到地面沉降影响下,隐伏断裂的InSAR形变场包含更多的非构造信息,无法获取断裂的具体形变速率。但断裂活动会导致断裂两盘含水层厚度不同,地下水超采造成的地面沉降幅度也不同,相应的其InSAR形变场在断裂两盘出现突变,对隐伏断裂的位置判定有一定意义。     

辽宁地区地壳垂直形变特征与地震危险性分析

利用辽宁地区三期复测水准资料,计算得出1988—1998年和1998—2016年两个时段的地壳垂直形变速率, 并绘制相应的地壳垂直形变速率矢量图和等值线图.结合辽宁地区的区域地质背景及构造断裂活动性,分析了区域地壳垂直形变特征与地震活动性之间的相关性,明确了该区域的整体地壳垂直形变趋势及需重点关注的区域.结果表明:海城M_S7.3地震后较长时间内,辽宁地区整体以继承性运动为主,辽东隆起和辽西隆起以上升为主,下辽河断陷带下沉;1998年后,辽宁地区整体形变差异量减小,该地区垂直形变正趋于稳态,垂直形变速率梯度高值区仍集中于下辽河断陷带与辽东隆起、辽西隆起的交界地带,因此该区域的潜在危险性较高,需要持续并重点关注.      

新疆天山中部重力场时空变化特征研究

利用1987～2011年新疆地区的流动重力资料,对多期数据进行统一起算基准平差计算,绘制出新疆天山中部地区区域测段段差时序变化图、测线重力变化剖面图以及乌鲁木齐地区的重力场变化等值线图,并结合地震地质构造背景,分析新疆天山中部重力场变化特征.研究结果显示:独山子、宁家河测区重力变化较大,异常变化比较明显;乌鲁木齐地区相对稳定,空间分布比较集中,重力场正负变化区交替出现,重力场变化不大,能量正处于积累的过程.     

鹤岗煤矿区地面沉降时空特征InSAR时间序列监测研究

随着煤矿资源的开采,鹤岗地区地面沉降现象逐渐加剧。以鹤岗煤矿区作为研究对象,收集2019年8月31日—2021年8月20日的59景Sentinel-1B SAR影像,采用SBAS时间序列InSAR技术提取煤矿开采引起的地面沉降。对鹤岗煤矿区地面沉降在空间上的演化过程进行分析,重点研究了鹤岗南部富力煤矿、兴安煤矿和峻德煤矿地表形变的时空演化特征,结果表明:鹤岗煤矿区的地面沉降呈现出不均匀、漏斗式的运动特征,提取的19个沉降漏斗全部对应鹤岗煤田开采区,最大形变位于新陆煤矿开采区,形变速率约370mm/a。在研究期内,自相对于第一景影像的沉降漏斗形成后,后续矿井开采沉降漏斗的空间形态基本保持不变。鹤岗南部富力煤矿和兴安煤矿4号形变点所在工作面的地表形变仍然处于快速下沉状态,有必要持续跟踪。     

区域网GPS观测得到的汶川大地震前后的地壳垂直运动

中国地壳运动观测网络1000个观测站的GPS非连续观测区域网分别在1999年、 2001年、 2004年、 2007年和2009年作了5次观测。 2008年5月12日汶川8.0 级地震震中(31.0°N, 103.4°E)恰好在区域网GPS观测站密集的地区。 区域网长期、 多期GPS观测可降低年周期变化影响, 有利于获取此次地震前后的垂直位移趋势变化。 简要讨论了GPS垂直位移观测的精度。 分析了垂直位移观测的主要干扰地面沉降, 特别是华北地区因大量抽取地下水产生的严重地面沉降。 为获取汶川地震前垂直运动信息, 首先剔除因大量抽取地下水产生的大幅度沉降干扰结果, 通过趋势面分析中国大陆垂直位移空间分布, 显示了3个垂直位移沉降最显著区域。 对比分析表明, 临近汶川震区的沉降区, 未见大量抽取地下水干扰影响。 汶川地震前1999—2007年区域网GPS观测站得到的垂直位移表明, 汶川地震紧临显著沉降区的西北侧, 龙门山断层北段垂直运动闭锁。 该沉降区与另两个沉降区的时空变化明显不同, 也与区域网水平应变异常区的空间分布不同, 但该沉降区与区域网水平应变异常区同时出现。 大幅度同震垂直位移集中在龙门山断层北段震前垂直位移闭锁区。 这些事实表明, 汶川地震前GPS观测到的紧临震中的沉降区及垂直运动闭锁区与汶川地震的发生存在密切关系。     

Monitoring land subsidence and fault deformation using the small baseline subset InSAR technique: A case study in the Datong Basin,China

The Datong Basin is located to the north of the Fenwei Graben Basin, where ground fissures and subsidence are common geological hazards. The Datong Basin is also one of China's main energy bases and is known as “the hometown of coal”. In this study, the small baseline subset InSAR technique was used to process 40 scenes of Envisat ASAR images that cover this area. The magnitude and distribution of subsidence in the Datong Basin were obtained. Additionally, the relationships among the regional land subsidence, ground fissures and fault activity were addressed. The results reveal that Datong ground subsidence is affected by the groundwater exploitation and the nearby faults. The Datong ground fissures are controlled by regional fault activity (e.g., seismic activity) and its interaction with the ground subsidence. Meanwhile, the influence of surface precipitation on ground fissure activity was analyzed. The differential subsidence on both sides of the ground fissures was also studied.     

Calibration of a Land Subsidence Model Using InSAR Data via the Ensemble Kalman Filter

The application of interferometric synthetic aperture radar (InSAR) has been increasingly used to improve capabilities to model land subsidence in hydrogeologic studies. A number of investigations over the last decade show how spatially detailed time‐lapse images of ground displacements could be utilized to advance our understanding for better predictions. In this work, we use simulated land subsidences as observed measurements, mimicking InSAR data to inversely infer inelastic specific storage in a stochastic framework. The inelastic specific storage is assumed as a random variable and modeled using a geostatistical method such that the detailed variations in space could be represented and also that the uncertainties of both characterization of specific storage and prediction of land subsidence can be assessed. The ensemble Kalman filter (EnKF), a real‐time data assimilation algorithm, is used to inversely calibrate a land subsidence model by matching simulated subsidences with InSAR data. The performance of the EnKF is demonstrated in a synthetic example in which simulated surface deformations using a reference field are assumed as InSAR data for inverse modeling. The results indicate: (1) the EnKF can be used successfully to calibrate a land subsidence model with InSAR data; the estimation of inelastic specific storage is improved, and uncertainty of prediction is reduced, when all the data are accounted for; and (2) if the same ensemble is used to estimate Kalman gain, the analysis errors could cause filter divergence; thus, it is essential to include localization in the EnKF for InSAR data assimilation.     

昆明市地面沉降发展过程及其特征

利用1979－1998年昆明市地面沉降监测资料分析昆明市南部地区，即二环南路以南地区大面积地面沉降。该地区形成两个明显的漏斗形沉降区，一个是以小板桥为中心的沉降区，其中在朱家村、巫家坝机场、广卫村、小喜村、六甲、官渡等地较为明显，在沉降中心（小板桥）沉降量达227．5mm(1985-1998年），平均下沉速率在17mm/a左右，最大达30.00mm/a；另一个沉降中心在海埂以北的河尾村、渔户村一逞地区，没降中心的沉降量达100．4mm(1993-1997年），下沉速度达到25．1mm/a。对昆明市地面沉降现象与古滇池松软的湖相沉积、局部地区的地下水资源长期超采以及该地区强震活动的因果关系进行了初步探讨。     

西安地裂缝带的基本特征与形成机制

用实地观察和测量资料描述了西安地裂缝带的基本特征，着重阐明了深井水位动态变化和地面不均匀沉降与地裂缝活动之间的时空关系。认为西安市区超采地下承压水导致地面大幅度下沉是西安地裂缝产生和发展的主要原因，而局部地质构造条件对地裂缝特征的形成有一定控制作用     

西安地裂缝近期活动与热水井水位关系研究

本文根据西安小寨地裂缝与西影井第三系深层热水水位的观测资料,分析了二者变化周期的准同步和相位的滞后性特征,并结合地面沉降速率和周围地震活动性,探讨了地裂缝与第三系深层承压水位之间存在内在联系的原因,以及抽水—地面沉降对地裂缝影响的构造动态调制作用.     

Vertical ground movements in the Southern Zone Of Tolbachik Cinder Cones after the end of the 1975–1976 Great Tolbachik Fissure Eruption and possible causes of the movements

We present elevations between long-term benchmarks in the Tolbachik Geodynamic Test Site as directly measured by second-order leveling in 1976–2011. These raw data are very important for future researchers, since the measurements can be repeated between surviving benchmarks using any more accurate techniques for comparisons with past results. We show that the greatest ground subsidence occurred at the base of Cone II, at the North Vent eruption center during the 1975–1976 Great Tolbachik Fissure Eruption, with the subsidence reaching 2.33 m for the past 35 years. The subsidence nearly decays at a distance of 7 km. Assuming that subsidences propagate symmetrically, we found an approximate volume for this subsidence, which is 0.12 km³. To make a comparison, we mention that the volume of all the three cones is 0.254 km³. We adduce data showing that a ground uplift of 4–5 cm over an extensive area in the southeastern sector from Cone VIII after the eruption at the South Vent came to an end. We hypothesize that the uplift was caused by lateral emplacements of magma at depths of 0–5 km along numerous southeasterly directions without coming to the surface.     

CRInSAR与PSInSAR联合探测区域线性沉降研究

本文提出一种CRInSAR与PSInSAR联合解算算法,并将该算法应用于区域线性沉降探测中.该算法将CR点上计算得出的形变速率值及高程改正值作为研究区域PS基线网络的约束,进而通过间接观测平差法估计出PS网沉降速率和高程改正值的全局最优解.算法实现了人工角反射器雷达干涉测量技术(CRInSAR)与永久散射体雷达干涉测量...     

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-34.7 mm/a、-26.3 mm/a、-64.2 mm/a、-34.6 mm/a和-37.7 mm/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4.72 mm,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.     

L和C波段雷达干涉数据矿区地面沉降监测能力分析

雷达成像的波长、入射角、地面分辨率等参数严重影响着SAR差分干涉测量地面沉降的监测能力和精度,论文通过理论推导和矿区实际沉降差分干涉相位模拟,从监测到的最大沉降梯度和沉降量、保相能力、对微小沉降的敏感程度等方面对L和 C波段雷达干涉数据的矿区地面沉降监测能力进行分析;精化双轨D-InSAR数据处理的流程、方法和相应参数,使用ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR数据获取济宁某矿区2009年12月到2010年02月期间更为精确的矿区地面沉降结果,并对沉降结果进行详细比较和系统分析.理论推导、相位模拟和真实数据实验都表明,相对于C波段的雷达干涉数据而言,L波段雷达干涉数据具有较强的保相能力,能够更好地降低失相干和相位不连续性的影响,更容易监测到沉降梯度和沉降量较大的矿区地面沉降,但对微小矿区地面沉降的敏感程度较低.