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地壳形变监测是了解地震和火山活动等自然灾害的必由之路,是了解地震和地球内部动力学的钥匙,一切观测与研究均应聚焦于地球表面,才能在理解地球表面基本科学问题上取得循序渐进的实质性进步从而逐步突破地震预报关。
GPS测量技术是一种不断发展起来的新的空间定位技术,这项技术已经在许多领域取代了传统的测量方法,如变形监测领域。利用GPS进行地壳形变监测主要是在观测区域内建立台站进行连续观测,监测短周期的地震地壳形变数据,从而获得大范嗣的地壳活动信息,为中、长期地震预测提供可靠的依据。GPS地壳形变监测可以大大减少外业工作人员和工作时间,给项目带来最直接的经济效益。但由于GPS地壳形变监测有别于常规的变形监测技术,它本身获取的数据以及变形监测数据序列都需要进行有效的处理,才能符合变形监测的需要。只有对GPS高精度定位模型有深入的研究和了解,给出合理的处理方案,才能获得可靠精确的结果,对GPS技术应用于变形监测及其变形监测数据处理方法的研究具有重要的理论和现实意义。目前,高精度GPS数据处理软件大多都是用的国外的软件,如麻省理工学院的GAMIT、JPL的GIPSY、瑞士Berne大学的Bernese等。
本文借助国际GPS服务(GIS)部分站点的数据资料,使用美国麻省理工学院研制的GPS精密定位定轨软件GAMIT,进行了地壳形变监测数据处理方法研究。
文章的主要内容有如下几点:
1.介绍了国内外的一些进展,回顾了目前为止GPS高精度数据处理的一些方法,和国内外在GPS地壳形变研究方面所做出的成果,并分析了目前存在的问题。
2.介绍了地壳形变学的一些基础知识,并介绍了GPS地壳形变测量的主要误差来源,讨论了卫星星历误差、卫星钟差、电离层及对流层折射误差、卫星天线相位中心误差、接收机天线高误差等误差的改正方法。
3.介绍了GAMIT/GLOBK软件及其数据处理流程,并对其基线解算和精度评定方法进行了研究。讨论了用卡尔曼滤波对漂移速度进行估计的方法。
4.对GPS连续观测站采集的资料的时间序列进行了分析,提取各站点在X、Y以及高程方向的运动趋势信息,结合其对地震所做出的反应对其进行分析。
5.总结了本文的主要研究内容和结论及其对高精度GPS定位、形变分析的贡献,并结合本文所作的研究,展望了下一步的研究重点。
目前,GPS进行地壳形变数据处理方法已有了很大的发展,各个误差模型和基线解算模型都在不断地更新,使得数据处理的结果越来越精确,处理的方法也越来越简单。另外,在数据分析方法方面也在不断更新,更多有效的分析方法被提出来,通过本文的实验我们可以看到,在地震发生前一年内我们可以看到地壳形变会出现不规则的变化,且离地震震中位置越近变化越明显,特别是Y方向的变化相对于X方向和高程方向的变化要明显些。