基于绝对重力基准控制的流动重力观测资料动态平差方法研究

选取滇西重力测网1986～2009年流动重力观测资料及下关、丽江、昆明3个绝对重力基准点多年复测资料作基准控制,采用线性速率模型拟合观测过程中重力场的时变信息,建立绝对重力基准点约束下的动态平差模型,讨论段差观测值及绝对重力基准观测值协方差矩阵的构建、平差模型初值选取及迭代计算等细节问题。经分析,测区内测点的重力年变率范围为(-0.039 5~0.024 1)×10^-5ms^-2/a,精度范围为(0.001~0.029 8) ×10⁵ms^-2/a,与分期静态平差拟合结果的差异约为(0.003~0.020)×10^-5ms^-2/a。在处理全国网和较大面积的区域网多年重复观测的重力资料时,尤其是多网多期重力资料联合处理时,应采用动态平差模型来获得统一时间基准和空间基准的重力变化。     

复测水准网动态平差与静态平差结果的比较

用动态平差与静态平差方法对复测水准网资料进行处理,获得两种方法下高程点的变化量及其速率,对高程点变化量及其速率的分析表明：动态平差可以获取任意时刻地壳运动的动态变化信息,其结果在描述地壳垂直运动特征及其过程时更为合理;而在静态平差结果中,待定点的变化量及其精度、速率值均会因固定点位置的不同而不同,其结果中出现了一个强制约束值,该结果淹没或者转移了观测值中可能包含的形变信息。因此认为,在进行地壳垂直运动分析时,宜采用动态平差计算结果。     

多期复测水准网和重力网的动态联合平差

在利用重力测量结果研究地壳垂直运动时，重力－高程因子的确定是一个需要研究的问题。本文提出利用多期复测水准网与重力网动态联合平差的方法，同时求解地壳垂直运动速率和重力－高程因子。利用此方法对北京地区１９８３－１９９１年的水准和重力复测结果进行了计算，结果表明：两类不同观测值的权比配置是恰当的，平差模型是正确的、重力－高程因子的分布符合一般规律。     

云南地震流动重力监测网建设与映震能力分析

总结云南地区流动重力测网建设,根据分形几何原理,计算云南及周边地区现行测网的空间格网距和空间分辨率,给出最佳格网距为69 km,空间分辨率为61 km。结合近年云南及周边地区流动重力观测成果,绘制重力场变化图像,分析2014-08-03鲁甸6.5级地震、2014-10-07景谷6.6级地震以及2015年以后大理-保山一带部分5级以上地震相关重力场变化。综合分析认为,云南及周边地区流动重力监测网能识别5级以上地震相关的重力变化,但个别地区监测能力仍需加强。     

重力大地水准与GPS水准联合平差精化大地水准面

提出一种ＧＰＳ水准与重力大地水准面的联合平差方法,其原理为分别对ＧＰＳ水准和重力大地水准面建立绝对观测方程和相对观测方程,并以ＧＰＳ水准作为约束条件进行整体平差,将平差结果附合到ＧＰＳ水准上去,因而既利用了ＧＰＳ水准绝对高精度的优点,又利用了重力大地水准面的高分辨率和高相对精度的优点。考虑到球体和局部系统误差,可以将大地水准面分成若干区域进行分区平差。     

测量平差中的最优化方法

本文应用最优化方法分析平差问题,指出无论是古典平差或是秩亏自由网平差,实际上都是求矛盾方程组BX-L=0的极小最小二乘解。以此为基础,本文采用Cram-Schmidt矩阵直交化方法,提出一种对古典平差和秩亏自由网平差都适用的计算方法。     

零漂改正对中国地壳运动观测网络重力数据处理的影响

基于中国地壳运动观测网络2000年流动重力观测数据,分析18台LCR-G型相对重力仪的零漂特性。结果显示,重力仪零漂率在某些时段变化较大,最大达10 μGal/h以上。根据重力仪零漂改正的不同处理方法,利用传统平差模型与改进模型对观测数据进行平差计算,并对结果进行比较。在相同先验中误差的情况下,传统平差模型的后验中误差为39 μGal,重力值平均精度为26.5 μGal,而改进模型的后验中误差为16.5 μGal,重力值平均精度为11.2 μGal,远高于传统平差模型。在数据预处理阶段按闭合观测分段进行零漂改正,可以有效消除重力仪零漂剧烈变化的影响,明显优于将仪器零漂率当作固定参数的计算方法。     

弱地震活动背景地区流动重力变化探析

利用现有高精度流动重力测网观测资料,总结2016-10-20江苏射阳4.4级、2017-06-16湖北秭归4.3级、2017-07-15广西南丹4.0级、2018-02-09河南淅川4.3级等4次地震相关重力变化,探讨利用流动重力观测手段监测弱地震活动背景地区地震活动的可行性,并给出相应建议。     

CG-5型重力仪漂移特性与分时段平差处理

详细分析了4台CG-5型重力仪的静、动态漂移特性，结果发现，单次的静态测试结果中，CG-5型重力仪静态漂移呈很好的线性上升趋势，但划分不同时间尺度，每个时间段的仪器漂移率仍存在一定差异。同时，静态漂移率也存在长期变化的特征，不同测期CG-5型重力仪的漂移率差异较大：刚出厂时，CG-5型重力仪的漂移率变化幅度较大；随着时间变化，幅度逐渐减小，最终在一定区间内震荡。4台仪器的动态漂移率与仪器空间变化关系不密切，但仪器间的漂移特性在静态漂移率的长期变化、上下山的动态实验和单个测期各测线的动态漂移率变化中都表现出较为一致的变化趋势。基于以上认识，采用分时段平差的方法对观测数据进行分段漂移改正，改正后各台仪器和总体的联测精度指标均有所提高。     

流动重力布局评价及其观测技术

本文从流动重力测量的布局、复测周期以及观测技术等方面介绍了地震系统重力测量的现状，提出了优化现行布局、调整复测周期、提高观测技术以及改善观测条件的具体意见。指出：为了获得与地震有关的重力变化信息，当前的重点应放在布局的优化和复测周期的调整上。     

雷琼地区重力场动态变化特征研究

基于2016年以来雷州半岛-海南岛陆地区（以下简称雷琼地区）的流动重力资料,对2017年下半年前后的联测资料采用不同的平差方法进行处理。将湛江和琼中2个绝对重力点作为雷琼测网基准,研究2016年以来雷琼地区重力场动态变化特征。重点研究2018-03-20广东阳江4.2级地震、2019-03-05广东雷州4.1级地震、2019-08-20海南三亚4.2级地震和2019-10-12广西北流5.2级地震震前区域重力场差分和累积动态变化。研究结果表明,除广东雷州4.1级地震外,其他3个地震震前在震中附近地区均存在重力场变化异常,表明在测网网格距和数据处理方法合理的情况下,对于4~5级地震,区域重力场在震前可能存在一定异常反应。     

西天山地区重力场变化与地震研究

基于2013~2015年西天山地区流动重力观测资料,结合区域地震目录,分析研究区域重力场时空变化与地震的关系。结果表明：1）重力场变化反映出西天山地区是构造运动活跃的地区,重力场变化的“增强-减弱-增强”过程与区域地震活动趋势的“活跃-平静-活跃”相对应,西天山区域重力场变化与塔里木板块北漂旋转相关。2）西天山地区震中多出现在重力变化接近为零的断层附近,震中附近重力变化较为剧烈,震中区水平梯度方向接近该区域断层走向。3）西天山区域地震前,跨断层测段剖面出现转折图像。     

尼泊尔Ms8.1地震前我国西藏及周边区域的重力长期变化

根据1998~2013中国地壳运动观测网络、中国数字地震观测网络工程和中国大陆构造环境监测网络流动重力观测成果,给出了中国西藏及周边地区的重力年变率分布。结合青藏高原冰川消融和高原湖泊水位变化,估算了由陆地水储量变化引起的区域重力效应。基于50km平滑半径的高斯滤波,给出了测区内15a时间尺度的重力变化空间分布,并初步探讨了尼泊尔Ms8.1地震孕育的重力场长期背景趋势变化。结果表明:1)流动重力典型测点的时间序列表现出明显的线性变化特征,表明测点附近区域的长期重力变化以线性上升趋势为主,反映了区域重力逐年累积增加的背景效应;2)中国西藏及周边区域的重力长期变化在空间分布上具有显著的不均匀性和分区现象,这与青藏高原复杂的变形构造和动力学系统密切相关。喜马拉雅活动构造带在15a时间尺度上明显呈正重力变化趋势,可能与印度板块与欧亚板块存在的持续挤压变形引起的地下物质重新分布与调整有关,反映了大震孕育过程中地壳变形和介质变化引起的震区周围应力与能量的累积。     

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高精度重力数据格网化方法比较

研究3种常用格网化方法,给出Kriging方法滞后距与变异函数的计算方法,并利用实测重力异常数据对3种方法在不同模型参数下的插值精度作比较。结果表明,3种方法的均方根差别不大,区别在于局部区域的变化。相对而言,在该区域内Kriging方法精度最高,CoKriging次之,Shepard略低。     

青海门源M6.4地震前重力场变化特征及其动力机制分析

利用河西地区2011~2015年相对重力资料,研究2016-01-21青海门源M6.4地震前区域重力场时空演变特征及其动力机制。结果表明,河西重力场持续多年正、负交替变化,地震前震中区域负异常持续增强并形成重力变化高梯度带,重力正负差异变化最大达到110 μGal。地震发生在重力变化零等值线附近,该等值线分布与祁连山北缘断裂、冷龙岭断裂走向基本一致。     

网形结构对重力数据分析结果的影响

为分析网形结构对重力网平差结果的影响,利用北天山测网改造后的最新4期流动重力观测数据,分析测网中存在长支线对整网数据处理结果的影响。结果显示,长支线的存在使北天山最大异常变化达到260 μGal。将支线连成闭合环再进行平差计算,得到的最大重力变化量减小到60 μGal,表明测线上的误差积累导致支线末端测点重力值可靠性差,严重影响异常重力变化的识别。由于观测原因形成长支线时,为正确识别异常信息,采取适当的数据处理方法,将支线连接成闭合环,可以有效提高测网整体平差结果的可靠性。     

重力仪一次项格值系数改正对海南重力场变化影响研究

收集整理海南岛2016~2020年10期流动重力复测资料,采用重力仪共用单位标定的一次项格值系数对各期复测资料进行拟稳平差处理。结果显示,2016-09~2017-05、2017-05~10、2018-05~10期间海南重力场变化异常明显。以2016年第1期仪器的一次项格值系数为基准,采用重力差值法对一次项格值系数进行改正,然后重新进行拟稳平差处理。结果显示,2016年以来海南差分重力场变化较平稳,重力场变化基本在30 μGal以内,此前出现的显著重力场异常已不存在。因此,采用重力差值法改正一次项格值系数可有效降低因一次项格值系数误差产生的重力场变化误差。     

连续重力观测资料同震信号的一种分离方法

采用正则化平滑因子方法,对重力台站连续观测资料进行处理和讨论,尝试分离同震信号。结果表明,该方法可以有效地分离并获取同震重力效应和地震波信号,且估算的同震重力效应与理论模拟有较好的一致性,可为快速反演地震参数及地震预警提供更多的约束条件。