第一讲 GPS与地壳形变测量

1、高等应用测量课程安排 课程总学时为24 1、第一讲 GPS与地壳形变测量 2、第二讲 GPS站点形变数据的处理与分析 3、第三讲 精密工程测量 4、第四讲 精密距离测量 5、第五讲 精密角度测量 6、第六讲 精密水准测量 7、相关的实验和实习 第一讲：GPS技术与地壳形变监测 地壳形变监测的主要目的：为地震预报提供依据。 1976年7月28日3时42分54秒，在河北省唐山、丰南一带，发生了7.8级强烈地震，震中区烈度11度，地震波及天津市和北京市。这次地震集中在工矿企业集中、人口稠密的城市，造成242419人丧生(包括天津等受灾区)，100多万人受伤，15886户家庭解体，3817人成为截瘫患

2、者，25061人肢体残废，遗留下孤寡老人3675位，孤儿4204人，数十万居民转眼变成失去家园的难民。 被震毁的唐山机车车辆厂全景被震毁的唐山机车车辆厂全景 被震毁的唐山机车车辆厂全景被震毁的唐山机车车辆厂全景 大地震后弯曲的铁路2012年5月12日汶川大地震 大量的震例研究表明：地震的孕育和地壳的垂直形变存在密切的关系，地震的孕育会表现出地壳的垂直形变，而地壳的垂直形变可能表明地震得孕育正在进行。(1)唐山地区垂直形变速率图图3.17日本新潟地区垂直形变速率图 1.3 地壳形变监测的方法（1）地震发生的原因1.3 地壳形变监测的方法 （2）地壳形变的测量监测方法 1.精密水准测量 2.GPS

3、基线观测GPS基线时间序列 3.GPS点位观测GPS点位时间序列1.4 地壳形变监测网的布设图2.1中国历史地震震中分布图(公元前2300年公元2000年)Fig. 2.1 The earthquakes epicenter distribution of Chinese history (2300 BC-2000 AD)1.4 地壳形变监测网的布设图2.2 我国地震带分布图Fig.2.2 The Seismic belt distribution in China1.4 地壳形变监测网的布设 中国地壳运动观测网络GPS数据服务中心（http:/:8080/）。 (1)基准网 (2) 基本网

4、(3) 区域网1.4 地壳形变监测网的布设（1）基准网图2.3 中国地壳运动观测网络基准点示意图Fig.2.3 The benchmarks of China crustal movement observation network1.4 地壳形变监测网的布设编号点名概略位置经度纬度BJSH十三陵116.2240.25JIXN蓟县117.5340.08DLHA德令哈97.3837.38HLAR海拉尔119.7449.27LUZH泸州105.4128.87WUSH乌什79.2141.20BJFS北京房山115.8939.61LHAS拉萨91.1029.66URUM乌鲁木齐87.6043.81WU

5、HN武汉114.3630.53XNIN西宁101.7736.60CHAN长春125.4443.79SHAO上海121.2031.10DXIN鼎新100.2040.98TASH塔什库尔干75.2337.77XIAA西安108.9934.181.4 地壳形变监测网的布设（2）基本网图2.4 中国地壳运动观测网络基本点示意图Fig.2.4 The basic points of China crustal movement observation network1.4 地壳形变监测网的布设编号点名概略位置编号点名概略位置经度纬度经度纬度JB01五台113.3238.75JB29高台99.8139.4

6、1JB02北戴河119.4739.83JB30格尔木94.8736.43JB03青岛120.4336.05JB31冷湖93.4138.81JB04溧水119.0331.65JB32索尔库里90.9838.59JB05长治113.1836.23JB33九寨沟103.8933.28JB06嵩山113.1034.52JB34马尔康102.3131.71JB07兴县111.0338.49JB35乾宁101.5030.49JB08彬县108.0935.06JB36马 边103.5328.84JB09阿左旗105.6738.81JB37盐 源101.5127.42JB10双鸭山131.1746.65JB3

7、8丽 江100.1726.881.4 地壳形变监测网的布设（3）区域网图2.5 中国地壳运动观测网络区域网点示意图Fig. 2.5Area networks of China crustal movement observation network（2）基本点1.4 地壳形变监测网的布设图2.6 中国地壳运动观测网络各级网点示意图Fig. 2.6 All levels of China crustal movement observation network1.5 数据的解算 (1)解算概述解算概述 中国地壳运动观测网络的数据处理中心采用了国际上先进的GPS数据处理软件进行数据的处理，即美国麻

8、省理工学院等研制的GAMIT/GLOBK 软件, 瑞士伯尔尼大学天文研究所研制的BERNESE 软件等。 平台为LINUX平台，软件为GAMIT。（2）数据解算的精度）数据解算的精度 中国地壳运动观测网络自运行以来，顾国华(1997)，乔学军(1998)、王琪(2003)等对基本网观测精度的统计分析表明：基线定位水平分量精度为2-5mm，垂直分量为7-15mm，全国网基线长相对精度为l0-9,区域网基线长度相对精度为10-8，单天整体解点位重复精度NS方向平均在4mm以内，EW向分量精度平均在8mm以内，垂直分量一般不越过l 5mm。（2）数据解算的精度）数据解算的精度 刘光明等对中国地壳运动

9、观测网络历年观测的数据重新进行处理，基于“中国地壳运动观测网络”工程1999-2009年的1081个GPS观测站数据，联合47个国际IGS核心站，获得了这些点于2000.0历元在ITRF2000框架中的坐标及速度，并且计算得到了网络各点坐标分量中误差的均值和各点速度分量中误差的均值15，见表2.3。(2) 数据解算的精度数据解算的精度网络点位X (mm)Y (mm)Z (mm)Vx (mm/a)Vy (mm/a)Vz(mm/a)基准点0.360.610.460.060.050.07基本点3.163.343.590.770.540.72区域点3.554.624.800.930.741.01(3)

10、数据解算的相关成果A.点位坐标时间序列 DLHA坐标时间序列(3)数据解算的相关成果DLHA坐标时间序列(3)数据解算的相关成果图3.6 DLHA坐标时间序列(3)数据解算的相关成果 B.GPS基准站基线变化序列分析 图3.13 DLHA-URUM和DLHA-TASH基线时间序列（德令哈乌鲁木齐）（德令哈塔什库尔干） (3)数据解算的相关成果C.基准站点坐标日变化量siteN(m)E(m)U(m)time(year)DateLUZH-0.033460.1008080.0066042008.24720080401LUZH-0.034260.1022080.0016042008.252008040

11、2LUZH-0.035560.1037080.0085042008.25320080403LUZH-0.035960.1031080.0033042008.25620080404LUZH-0.035660.1023080.0035042008.25820080405LUZH-0.035060.1017080.0005042008.26120080406LUZH-0.037060.1018080.0017042008.26420080407LUZH-0.034860.1014080.0078042008.26620080408LUZH-0.036460.1049080.0034042008.26

12、920080409LUZH-0.035060.1017080.0046042008.27220080410LUZH-0.036060.1018080.0067042008.27520080411LUZH-0.035360.1052080.0096042008.27720080412LUZH-0.038860.1057080.0092042008.2820080413LUZH-0.036560.1053080.0045042008.28320080414LUZH-0.036960.1046083.8E-062008.28620080415LUZH-0.034560.103708-0.00022008.28820080416LUZH-0.035760.1062080.0046042008.29120080417LUZH-0.035560.1076080.0099042008.29420080418LUZH-0.035660.1022080.0097042008.29620080