高频GPS在强震面波震级反演中的应用研究

发布时间：2017-10-11 09:45

  本文关键词：高频GPS在强震面波震级反演中的应用研究

  更多相关文章： 高频GPS 面波震级 地表形变 震中距 水平位移峰值 最优适用范围

【摘要】：随着高频GPS接收机的出现,目前高频GPS被广泛用于地表瞬时形变位移的获取,成为地震仪的重要辅助工具。相对于地震仪,高频GPS用于地震学的应用研究具有其自己的特点和优势：可直接获取地表动态形变位移；地表形变位移越大,其测量精度越高；不存在振幅饱和现象,尤其当有强震发生时,可准确记录地表的形变特征。目前,世界上大部分国家都已经建立了自己的高频GPS连续观测网,采样率高达50Hz,主要用于监测地壳形变和地震预警等科学研究。高频GPS单历元动态定位数据处理软件也已成熟,在地壳形变监测中可达毫米级的精度,由其解算所得位移时序与由强震仪所得位移时序具有很好的一致性,完全可作为强震仪空区的有效补充。受历史原因和地震台网条件限制,目前我们国家仍主要采用面波震级作为表征地震强弱的量度。地震发生后,基于地震台网的速报系统能在数分钟内计算出震中位置和面波震级,但当有特大强震发生时,地震仪往往会因振幅饱和现象而低估地震的面波震级。此时,如果高频GPS台网能够为面波震级的快速反演提供数据信息,则有望在强震的速报和预警中实现地震震级等的准确评估,从而进一步降低灾难造成的损失,因此探索高频GPS在强震面波震级反演中的应用在我们国家是很有必要的。鉴于高频GPS的巨大潜力和发展现状,本文首先利用RTKLIB软件对芦山地震20个高频GPS测站数据进行解算,得到震时近震区的地表形变过程,提取水平向位移峰值并拟合衰减规律,由Gutenberg经验震级公式反演面波震级,探讨基于我国四川地形条件的高频GPS快速反演面波震级的能力。其次,以El Mayor-Cucapah地震为例,联合由强震仪测定的加速度数据经积分获得的位移时序,由Gutenberg经验震级公式探讨高频GPS在其测站距离震中多远范围内可用于获取可靠的面波震级。结果如下：1.芦山地震时,近震区20个测站均有不同程度的震动,震动位移量级均为厘米级,其水平向位移峰值与测站震中距呈指数关系衰减。由Gutenberg经验震级公式反演面波震级结果为6.78,所用最短时间为142秒,表明高频GPS技术用于强震面波震级的快速反演对于我国四川地形条件的适用性,可用于震后应急和减灾指导等。2.高频GPS被用于由Gutenberg经验震级公式反演面波震级时应适当考虑GPS测站到震中的距离。对于2010年美国El Mayor-Cucapah 7.2级地震,震中距在50-350km范围内的测站,其所得面波震级的平均值为7.21,震中距大于350km的测站,所得震级值基本在7.6-8.0范围内。建议利用高频GPS建立经验模型反演强震面波震级时,应适当考虑其适用范围。
【关键词】：高频GPS 面波震级 地表形变 震中距 水平位移峰值 最优适用范围
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4;P315.6
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 引言11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 研究意义与主要内容13-15
• 第2章 高频GPS定位的基本理论15-24
• 2.1 GPS观测量及其线性组合15-17
• 2.1.1 伪距观测量15-16
• 2.1.2 载波相位观测量16-17
• 2.1.3 观测量的线性组合17
• 2.2 GPS动态定位17-20
• 2.2.1 相对定位原理18
• 2.2.2 观测方程模型18-19
• 2.2.3 观测方程求解19-20
• 2.3 GPS定位主要误差源20-23
• 2.3.1 与卫星有关的误差20-21
• 2.3.2 与传播路径有关的误差21-22
• 2.3.3 与接收设备有关的误差22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 高频GPS动态定位数据处理24-31
• 3.1 RTKLIB软件简介24-26
• 3.2 数据处理26-27
• 3.3 结果与讨论27-30
• 3.3.1 10Hz GPS测得的位移时序27-28
• 3.3.2 与强震仪数据比较28-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 基于高频GPS的芦山地震面波震级反演31-38
• 4.1 地表动态形变特征31-32
• 4.2 水平位移峰值衰减特征32-34
• 4.2.1 水平位移峰值获取32-33
• 4.2.2 衰减关系曲线拟合33-34
• 4.3 基于高频GPS的面波震级快速反演34-37
• 4.3.1 震级反演34-36
• 4.3.2 快速反演震级能力探讨36-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第5章 高频GPS在面波震级反演中的适用范围探讨38-45
• 5.1 与强震仪数据比较38-41
• 5.1.1 近场位移时序38-40
• 5.1.2 水平位移峰值衰减曲线40-41
• 5.2 最优适用范围探讨41-44
• 5.2.1 震级反演41-42
• 5.2.2 最优范围探讨42-43
• 5.2.3 原因分析43-44
• 5.3 本章小结44-45
• 结论45-47
• 致谢47-48
• 参考文献48-52
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研实践52

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