康開(kāi)軒郝洪濤1）中國(guó)地震局地震研究所地震大地測(cè)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 4300712）中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所科技創(chuàng)新基地，武漢 430071

基于動(dòng)態(tài)平差方法的滇西地區(qū)長(zhǎng)期重力變化研究

康開(kāi)軒1,2)郝洪濤1,2)
1）中國(guó)地震局地震研究所地震大地測(cè)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430071
2）中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所科技創(chuàng)新基地，武漢 430071

選取滇西重力測(cè)網(wǎng)1986—2014年流動(dòng)重力觀測(cè)資料，及下關(guān)、麗江、昆明3個(gè)絕對(duì)重力基準(zhǔn)點(diǎn)多年復(fù)測(cè)資料做基準(zhǔn)控制，采用線性速率模型模擬觀測(cè)過(guò)程中重力場(chǎng)的時(shí)變信息，建立了絕對(duì)重力基準(zhǔn)點(diǎn)約束下的動(dòng)態(tài)平差模型，獲得了滇西地區(qū)統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)和空間基準(zhǔn)的長(zhǎng)期重力變化空間分布，并結(jié)合地殼形變觀測(cè)結(jié)果和全球陸地水模型，估算了測(cè)區(qū)內(nèi)由地殼幾何形變及水負(fù)荷引起的重力效應(yīng)，分析了滇西地區(qū)長(zhǎng)期重力變化空間分布特征。

動(dòng)態(tài)平差是建立在測(cè)量對(duì)象的時(shí)變具有規(guī)律性、均勻性和積累性的假設(shè)上的，對(duì)靜態(tài)分期平差有良好的概括性，克服了靜態(tài)分期平差需假定每期觀測(cè)過(guò)程中各測(cè)點(diǎn)的重力值不發(fā)生變化的缺點(diǎn)，可以同時(shí)處理包括不完整觀測(cè)的多期觀測(cè)數(shù)據(jù)。將動(dòng)態(tài)平差原理應(yīng)用于滇西重力測(cè)網(wǎng)28年間流動(dòng)重力觀測(cè)資料的處理，采用線性速率模型擬合重力背景場(chǎng)長(zhǎng)期趨勢(shì)；優(yōu)化方程解算，對(duì)變化率參數(shù)做顯著性檢驗(yàn)，剔除變化不顯著的參數(shù)，使速率模型更接近真實(shí)物理場(chǎng)；采用相關(guān)穩(wěn)健估計(jì)模型解決相關(guān)觀測(cè)中的粗差問(wèn)題，采用Helmert方差分量估計(jì)方法實(shí)現(xiàn)基于驗(yàn)后信息調(diào)整不同期次測(cè)量中不同儀器觀測(cè)值的權(quán)重，保證精密重力網(wǎng)測(cè)量多期數(shù)據(jù)聯(lián)合解算結(jié)果的

式中，基準(zhǔn)時(shí)間t0處的重力值為g0和重力變化率為g，儀器線性漂移率為Dk，格值系數(shù)為L(zhǎng)k，Pk為未知變量（若儀器格值系數(shù)由基線標(biāo)定精密確定，則Lk，Pk為已知參數(shù)）。

研究結(jié)果：選定數(shù)據(jù)長(zhǎng)度區(qū)間的中間年份（2000年）為基準(zhǔn)時(shí)間，昆明、麗江、下關(guān)絕對(duì)重力觀測(cè)為空間基準(zhǔn)控制，得到動(dòng)態(tài)平差后各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)間的重力值和重力變化率。測(cè)區(qū)內(nèi)觀測(cè)次數(shù)較多、時(shí)間跨度較長(zhǎng)的96個(gè)測(cè)點(diǎn)中，大部分測(cè)點(diǎn)的重力值長(zhǎng)期變化呈下降趨勢(shì)，最大下降速率約8.7×10-8ms-2a-1。王偉等GPS觀測(cè)結(jié)果表明云南地區(qū)垂直運(yùn)動(dòng)主要為上升趨勢(shì)，大部分垂直速率在（0～3）mm a-1之間。利用基于平均球形地球模型的垂直重力梯度（約-3.08×10-8ms-2cm-1），可以得到由地表垂直位移引起的重力變化約為-(0～0.9)×10-8ms-2a-1?；诘乇碡?fù)荷響應(yīng)的理論計(jì)算方法利用全球陸地水模型GLDAS計(jì)算測(cè)區(qū)內(nèi)水負(fù)荷引起的重力效應(yīng)，并估算出測(cè)區(qū)內(nèi)各重力測(cè)點(diǎn)的水負(fù)荷重力效應(yīng)改正量級(jí)約為1×10-8ms-2a-1左右。滇西地區(qū)重力長(zhǎng)期變化率的空間分布結(jié)果為地殼垂直運(yùn)動(dòng)、陸地水負(fù)荷效應(yīng)、及該地區(qū)深部殼幔物質(zhì)遷移和質(zhì)量再分布等因素的綜合反映。

結(jié)論

（1）基于分期靜態(tài)平差解算獲得的重力年變率為各期次觀測(cè)結(jié)果的等權(quán)擬合結(jié)果，沒(méi)有考慮不同儀器不同年代觀測(cè)資料的精度的差異，而本研究中采用的基于動(dòng)態(tài)平差模型的整體平差解算對(duì)參與計(jì)算的不同儀器不同年代觀測(cè)資料采用了不同的權(quán)重，并依據(jù)驗(yàn)后信息對(duì)各類(lèi)觀測(cè)數(shù)據(jù)作了較為客觀的調(diào)整，同時(shí)采用相關(guān)穩(wěn)健估計(jì)有效減弱了粗差的影響，其解算結(jié)果較分期平差結(jié)果更為合理。

（2）滇西地區(qū)大部分測(cè)點(diǎn)的重力值長(zhǎng)期變化呈下降趨勢(shì)，南端的鳳慶一帶，中部的彌渡、姚安附近及雄楚地區(qū)，及北部的麗江附近地區(qū)及攀枝花一帶重力場(chǎng)變化呈明顯減小趨勢(shì)，最大幅值可達(dá)8.7×10-8ms-2a-1。滇西地區(qū)重力長(zhǎng)期變化率的空間分布結(jié)果為地殼垂直運(yùn)動(dòng)、陸地水負(fù)荷效應(yīng)、及該地區(qū)深部殼幔物質(zhì)遷移和質(zhì)量再分布等地球動(dòng)力學(xué)因素的綜合反映。從滇西地區(qū)重力長(zhǎng)期變化特征與地震活動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)看，重力場(chǎng)變化速率空間分布與5級(jí)以上地震活動(dòng)存在較為明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，地震多發(fā)生在重力場(chǎng)變化速率負(fù)高值區(qū)和低值區(qū)交界區(qū)域。