劉作華 陳傳華 朱飛

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

【關鍵詞】GNSS 地震 監(jiān)測預報

隨著科技的發(fā)展，許多新的高科技技術也應用到了地震監(jiān)測預報上，為我們的地震監(jiān)測預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的中國大陸構造運動監(jiān)測網(wǎng)絡（即GNSS）為地震監(jiān)測預報工作提供了一個新的手段。GNSS（Global Navigation Satellite System）是全球衛(wèi)星導航定位系統(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，在地震預報探索方面取得了很大的進步。本文基于GNSS技術的原理和地震監(jiān)測預報的意義，探索研究其在地震監(jiān)測預報中的應用。

1 GNSS技術

GNSS技術包括差分定位技術、精密定位技術、GNSS-R技術、GNSS掩星技術、組合導航技術和嵌入式技術等。GNSS技術具有全天候、全覆蓋、穿透性強、精度高和觀測方便等特點。

“十五”和“十一五”期間，“陸網(wǎng)態(tài)一期”工程在地震預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)階段將進一步開展“陸態(tài)網(wǎng)二期”工程的建設。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用意義。本文以現(xiàn)有的GNSS觀測資料為基礎，分析中國地殼運動與地震監(jiān)測預報的關系。

2 GNSS在地震監(jiān)測預報中的應用

2.1 數(shù)據(jù)來源

“中國大陸構造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡”開始運行以來，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)測預報的研究基礎。

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，以便進一步達到地震監(jiān)測預報的目的。GNSS數(shù)據(jù)處理使用GAMIT/GLOBK軟件，采用IGS解釋數(shù)據(jù)進行聯(lián)合平差，平差結果歸算到ITRF2000框架下。

2.3 數(shù)據(jù)分析方法

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

3 地震監(jiān)測預報應用

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

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

（3）通過GNSS觀測地殼的垂直運動，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)蒙等地方垂直運動明顯。

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

（5）GNSS觀測和水準測量一樣，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近場差異運動，對認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)整運動的參考基準后，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，然后繪制相應的GNSS分矢量圖，易于直觀判定斷層活動的大小和性質。

4 結語

GNSS技術是一項非常前沿的領域，在地震監(jiān)測預報等方面具有非常廣闊的應用空間。本文以GNSS技術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，利用處理解算后的數(shù)據(jù)分析其在地震監(jiān)測預報中的應用。結果表明GNSS技術在地殼速度場分析、水平應變速率計算、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用空間。

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