本文關(guān)鍵詞：利用GPS資料分析震前地表位移階段性特征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：GPS(Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))等空間大地測量技術(shù)的發(fā)展,觀測精度已從傳統(tǒng)測量的10-6提高到了10-8~10-9。依賴GPS的高觀測精度,通過GPS臺(tái)站所構(gòu)成的觀測網(wǎng)可描述在一定參考框架下的板塊運(yùn)動(dòng),達(dá)到監(jiān)測地殼形變與運(yùn)動(dòng)的目的。隨著中國地殼觀測運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與數(shù)據(jù)共享的不斷推進(jìn),我們能夠獲取的GPS觀測資料日漸豐富。利用GPS觀測資料可對長期大尺度的活動(dòng)地塊現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)與變形特征進(jìn)行描述,并且已經(jīng)在中長期地震預(yù)測工作中發(fā)揮了積極的作用。中長期地震預(yù)測關(guān)注大地震將來可能發(fā)生的地點(diǎn)與強(qiáng)度,發(fā)震時(shí)間相對模糊;短臨預(yù)測則需要在時(shí)間上逼近地震發(fā)生時(shí)刻,從而達(dá)到防震減災(zāi)的效果。GPS連續(xù)觀測資料相當(dāng)復(fù)雜,不僅包含了地殼運(yùn)動(dòng)信息,還包含了各種噪聲和周期性非構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的信息。將豐富的GPS連續(xù)觀測資料進(jìn)行深入挖掘分析,提取與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相關(guān)的多尺度的地殼運(yùn)動(dòng)與變形動(dòng)態(tài)變化,可以從中認(rèn)識(shí)震前地殼形變與運(yùn)動(dòng)特征。本文研究以GPS連續(xù)觀測站的站點(diǎn)坐標(biāo)三分量時(shí)間序列數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,利用臺(tái)灣國立中正大學(xué)陳界宏提出的方法(Chen C H,2014),自主編程實(shí)現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)的處理,利用多種數(shù)學(xué)方法綜合分析GPS數(shù)據(jù),獲得了南北地震帶上2013年蘆山7.0級地震和2016年門源6.4級地震的震前地表位移特征,得到了以下初步結(jié)果。1.以發(fā)生在南北地震帶中南段的蘆山7.0級地震為例,選取震中周邊(29.0°N~32.0°N,100.0°E~105.0°E)22個(gè)GPS連續(xù)觀測臺(tái)站資料為數(shù)據(jù)源(時(shí)間段:2012.04.20~2013.04.19)。通過以下步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)處理:1)剔除GPS觀測數(shù)據(jù)中的奇異點(diǎn);2)將站點(diǎn)坐標(biāo)三分量時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行希爾伯特黃變換(HHT),濾波頻段為5.787×10-7~7.716×10-8Hz(等同周期20-150天);3)設(shè)定網(wǎng)格搜索半徑、橫縱向移動(dòng)步長,計(jì)算表示區(qū)域運(yùn)動(dòng)一致性的GPS站水平位移矢量角度差,從而分析蘆山地震震前區(qū)域GPS階段性特征。計(jì)算結(jié)果顯示,蘆山7.0級地震的震前GPS水平向位移時(shí)空演化特征大致可分為三個(gè)階段:第一階段為震前第55天至第21天,表現(xiàn)為震中周邊GPS臺(tái)站運(yùn)動(dòng)無特定方向,且運(yùn)動(dòng)量級較小,沒有明顯的應(yīng)力擾動(dòng);第二階段為震前第20天至第8天,表現(xiàn)為震中西側(cè)LS05、LS06、LS07三個(gè)GPS連續(xù)觀測站有顯著的北向位移(約0.5cm),是第一階段運(yùn)動(dòng)量級的3~5倍;第三階段為震前第7天至第2天,表現(xiàn)為各GPS臺(tái)站水平位移再次呈無序隨機(jī)狀態(tài),且量級回歸到平均水平。該地震震前GPS臺(tái)站運(yùn)動(dòng)的階段性時(shí)空演化特征與臺(tái)灣學(xué)者陳界宏獲得的9.0級東日本大地震震前區(qū)域地表位移階段性時(shí)空分布特征類似。2.以南北地震帶北段的門源6.4級地震為例,選取研究區(qū)域(33.0°N~41.0°N,95.0°E~105.0°E)24個(gè)GPS連續(xù)觀測臺(tái)站數(shù)據(jù)資料(時(shí)間段:2015.01.01~2016.01.20),通過以下步驟對GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析:1)剔除研究區(qū)域內(nèi)隨機(jī)漂移嚴(yán)重的GPS臺(tái)站與部分GPS臺(tái)站中的奇異點(diǎn)后,將站點(diǎn)坐標(biāo)三分量的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行希爾伯特黃變換(HHT),濾波頻段為5.787×10-7~7.716×10-8Hz(等同周期20-150天);2)測試了不同參考框架下濾波結(jié)果的穩(wěn)定性,并利用時(shí)序相關(guān)與互譜分析了門源地震震前濾波數(shù)據(jù)的短期位移微動(dòng)態(tài)特征。分析結(jié)果表明,從門源地震前55天起,三個(gè)位于在青藏高原且垂直于發(fā)震斷層面的GPS臺(tái)站(QHME、QHMD、QHYS),其時(shí)間序列表現(xiàn)出高于平均運(yùn)動(dòng)水平的波狀運(yùn)動(dòng)。震源機(jī)制解(走向141.0/傾角43.0/滑動(dòng)角73.0)顯示發(fā)震斷層為北西走向的逆沖斷層,震前所觀測到的東北向運(yùn)動(dòng)幅度增強(qiáng),與北西向斷層逆沖破裂的構(gòu)造動(dòng)力作用方向一致,顯示了門源地震震前構(gòu)造應(yīng)力場的變化有助于門源地震的發(fā)生。將不同參考框架的GPS觀測資料進(jìn)行輸入計(jì)算,所得運(yùn)動(dòng)方向一致、量級不變,說明震前所記錄的地殼運(yùn)動(dòng)不依賴于參考框架的選擇,其運(yùn)動(dòng)特征具有客觀性。同時(shí),對比不同頻段的結(jié)果初步認(rèn)為選取濾波頻段為5.787×10-7~7.716×10-8Hz(等同周期20-150天)較易識(shí)別震前地表位移特征。3.通過以上兩個(gè)震例的研究與分析,明確了相關(guān)GPS連續(xù)觀測臺(tái)站所記錄的地殼運(yùn)動(dòng)信息。臺(tái)站LS01、LS04記錄了華南板塊西端的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);同時(shí),反映了華南板塊的穩(wěn)定性。臺(tái)站LS07與LS08分別位于大邑-名山斷裂帶東西兩側(cè),LS08所記錄觀測數(shù)據(jù)代表巴顏喀拉塊體東南端的運(yùn)動(dòng)。QHME、QHMD、QHYS三個(gè)連續(xù)觀測臺(tái)站所記錄的信息則反映了青藏高原向阿拉善塊體與鄂爾多斯塊體的推擠運(yùn)動(dòng)。4.蘆山7.0級地震與門源6.4級地震分別位于南北地震帶的中南段與北段,兩者存在震級、發(fā)震構(gòu)造等方面的差異。我們通過對震中附近GPS觀測資料的分析,均捕捉到了震前應(yīng)力擾動(dòng)過程,說明從一年時(shí)間尺度以內(nèi)的GPS連續(xù)觀測資料中可以挖掘出有預(yù)測價(jià)值的地殼形變和地震孕育信息,有助于認(rèn)識(shí)地震孕育與觸發(fā)的形變動(dòng)態(tài)過程,對地震預(yù)測和防震減災(zāi)工作具有重要意義。同時(shí),加大GPS連續(xù)觀測站的建設(shè)與投入、改善GPS連續(xù)觀測站網(wǎng)絡(luò)將更有助于科研人員利用GPS連續(xù)觀測資料進(jìn)一步認(rèn)識(shí)地震孕育發(fā)生的形變過程。
【關(guān)鍵詞】：GPS 希爾伯特黃變換 時(shí)序相關(guān) 互譜 波狀運(yùn)動(dòng) 蘆山地震 門源地震 微動(dòng)態(tài)特征
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地震預(yù)測研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P315.72
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 第一章 引言12-22
• 1.1 研究背景與意義12-16
• 1.2 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)16-17
• 1.3 研究區(qū)域選擇17-20
• 1.4 研究方法與思路20-22
• 第二章 理論與方法22-37
• 2.1 希爾伯特黃變換22-31
• 2.1.1 希爾伯特變換（Hilbert Transformation, HT）22-23
• 2.1.2 瞬時(shí)頻率（Instantaneous Frequency, IF）23-24
• 2.1.3 固有模態(tài)函數(shù)（Intrinsic Mode Function, IMF）24-25
• 2.1.4 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）25-30
• 2.1.5 希爾伯特譜分析30-31
• 2.2 時(shí)域線性相關(guān)31
• 2.3 功率譜密度31-34
• 2.3.1 幅值平方相干函數(shù)（Magnitude Squared Coherence, MSC）32-33
• 2.3.2 相位差（Phase Lag）33-34
• 2.4 參考框架34-36
• 2.5 程序介紹36-37
• 第三章 利用GPS資料分析蘆山 7.0 級地震震前區(qū)域位移變化37-46
• 3.1 區(qū)域地震構(gòu)造背景38-39
• 3.2 GPS觀測數(shù)據(jù)中奇異點(diǎn)的剔除39-40
• 3.3 震前地表形變特征40
• 3.4 短期GPS階段性特征40-43
• 3.5 討論與結(jié)論43-46
• 第四章 利用GPS資料獲得門源 6.4 級地震震前短期微動(dòng)態(tài)位移特征46-58
• 4.1 區(qū)域地震構(gòu)造背景47-48
• 4.2 GPS數(shù)據(jù)準(zhǔn)備48-49
• 4.3 希爾伯特黃變換、時(shí)序相關(guān)與互譜分析49-54
• 4.4 不同參考框架與不同頻段的結(jié)果對比54-56
• 4.4.1 不同參考框架結(jié)果對比54-55
• 4.4.2 不同頻段結(jié)果對比55-56
• 4.5 討論與結(jié)論56-58
• 第五章 結(jié)論與展望58-61
• 5.1 論文的主要結(jié)論58-59
• 5.2 論文的不足59
• 5.3 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-70
• 致謝70-71
• 作者簡介71-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文及參加項(xiàng)目情況72

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黨亞民,陳俊勇,張燕平,宋眩,蔣志浩;利用GPS資料分析南天山地區(qū)的地殼形變特征[J];測繪科學(xué);2002年04期

2 陳光;王紫燕;關(guān)玉梅;;福建省GPS資料與地殼運(yùn)動(dòng)研究[J];高原地震;2009年03期

3 周紅偉;盧至孟;何萬平;占惠;陳新澤;;福建地區(qū)綜合場地水準(zhǔn)、重力及GPS資料的處理分析[J];大地測量與地球動(dòng)力學(xué);2013年S2期

4 王澤民,伍岳,劉經(jīng)南,崔天鵬;利用GPS資料采用非連續(xù)變形分析模型確定中國大陸地殼運(yùn)動(dòng)速度場[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2002年03期

5 陸詩闊;丁林;劉金朝;;GPS資料對青藏高原現(xiàn)今下地殼粘性特征的約束[J];地學(xué)前緣;2011年03期

6 張阿麗;熊福文;朱文耀;;新疆天文臺(tái)本地連接測量的GPS資料歸算[J];大地測量與地球動(dòng)力學(xué);2013年05期

7 段維波;吳云;陳慧杰;;利用GPS資料求解中國大陸應(yīng)變場的新方法[J];大地測量與地球動(dòng)力學(xué);2011年S1期

8 陳庭,劉經(jīng)南,許才軍,易長榮;基于GPS資料采用數(shù)值流形擬合川滇地殼運(yùn)動(dòng)速度場[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2005年06期

9 霍星亮,袁運(yùn)斌,歐吉坤,聞德保,羅孝文;基于GPS資料研究中國區(qū)域電離層TEC的周日變化、半年度及冬季異�，F(xiàn)象[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2005年05期

10 袁運(yùn)斌,歐吉坤;利用IGS的GPS資料確定全球電離層TEC的初步結(jié)果與分析[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2003年08期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 何戰(zhàn)科;楊旭海;李志剛;程宗頤;;利用GPS資料解算地球自轉(zhuǎn)參數(shù)[A];2009全國時(shí)間頻率學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 李軍;熊熊;鄭勇;;利用全球GPS資料確定高頻GPS鐘差改正[A];中國地球物理2010——中國地球物理學(xué)會(huì)第二十六屆年會(huì)、中國地震學(xué)會(huì)第十三次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

3 周宇;;利用GPS資料反演2013年10月31日Mw 6.3臺(tái)灣花蓮地震的震源參數(shù)與滑動(dòng)分布[A];2014年中國地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)——專題26：衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)及其在地球科學(xué)應(yīng)用論文集[C];2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馮蔚;利用GPS資料分析震前地表位移階段性特征[D];中國地震局地震預(yù)測研究所;2016年

2 李長軍;利用地震和GPS資料反演中國大陸現(xiàn)今構(gòu)造變形場[D];中國地震局地震預(yù)測研究所;2014年

  本文關(guān)鍵詞：利用GPS資料分析震前地表位移階段性特征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：442116