2025年大学《地球物理学》专业题库- 地表形变监测与地震危险性评估

2025年大学《地球物理学》专业题库——地表形变监测与地震危险性评估考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题后括号内）1.下列哪项不属于典型的地表形变类型？A.地壳垂直运动B.地表水平运动C.地表曲率变化D.海平面相对变化2.全球定位系统（GPS）在地表形变监测中的主要优势是？A.精度极高，可测毫米级位移B.一次可监测大范围区域C.设备成本极低D.可全天候连续工作3.卫星合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术主要利用雷达信号的什么特性来获取地表形变信息？A.透射性B.闪烁性C.相干性D.反射性4.水准测量主要用于精确测量？A.大范围地表的水平位移B.地点的绝对高程C.地表的微小形变D.地震波传播速度5.地震危险性评估中，确定地震烈度或地震动参数与震级、距离之间的经验关系式通常称为？A.震源模型B.衰减关系C.震级频度关系D.场地效应模型6.概率地震危险性分析（PEHA）的核心目标是估算未来一定时间内，某地点遭受达到或超过特定强度水平地震的概率？A.正确B.错误7.下列哪项因素通常会导致地震动衰减系数随距离增大而增大？A.地壳厚度增加B.岩性变硬C.地表覆盖层厚度增加D.震源深度减小8.区域构造背景分析在地震危险性评估中的主要作用是？A.精确确定未来发震断裂的位置B.识别区域内主要的地震活动构造C.直接给出地震烈度值D.计算震源破裂长度9.下列哪项是衡量地震危险性评估结果不确定性的常用指标？A.地震动参数B.随机变量C.蒙特卡洛模拟D.置信区间10.将GPS、InSAR、水准测量等多种形变监测技术结合使用的主要目的是？A.提高单点测量精度B.获取不同时间尺度和空间分辨率的信息C.降低监测成本D.减少数据处理工作量二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.地表形变监测的主要内容包括______形变和______形变。2.GPS形变监测数据通常需要进行______处理和______处理才能获得形变信息。3.InSAR技术的主要局限性之一是存在______效应，导致无法获取阴天或植被覆盖区域的形变信息。4.地震危险性评估的基本要素通常包括______、______和______。5.地震烈度与地震动参数之间存在着一定的对应关系，这种关系通常由______来确定。6.在确定性地震危险性分析中，通常需要先进行______，然后评估各断裂带的潜在震源区。7.影响地震动衰减的主要因素有震级、距离、______和______。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述GPS形变监测技术的原理及其主要优点。2.简述InSAR技术在监测地面形变方面的基本原理。3.简述概率地震危险性分析（PEHA）的基本步骤。4.简述地震烈度与地震动参数的区别与联系。四、计算题（每题10分，共20分）1.某GPS测站A、B分别测得相对于参考站C的年位移向量为：V_A=20mm/year向东，10mm/year向北；V_B=10mm/year向东，5mm/year向北。试计算A、B两站之间的相对年位移向量及其大小。2.假设某地区地震危险性分析得到，未来50年内发生M≥6.5地震的概率为10%。若该地区的基岩地震动参数（如峰值地面加速度PGA）的基准概率分布为对数正态分布，已知该地震动参数在M=6.5地震时的均值（即特征周期T_g）为0.3秒，标准差为0.2。试简述如何利用此信息进行该地区50年地震动参数的随机抽样（描述思路即可，无需具体计算抽样值）。五、论述题（15分）试论述地表形变监测数据在区域地震危险性评估中的作用，并说明如何利用形变监测结果来辅助评估地震风险。试卷答案一、选择题1.C2.B3.C4.B5.B6.A7.C8.B9.D10.B二、填空题1.垂直，水平2.相位，载波相位3.重复轨道，平地4.地震活动性，震源模型，场地条件5.衰减关系6.地震构造环境分析7.震源机制，路径效应三、简答题1.解析思路：GPS通过接收多颗卫星信号，测量站星间距离，利用三维坐标解算确定测站位置。通过比较不同时间测站的位置变化，即可获得形变信息。优点：全球覆盖，可连续监测，精度高（毫米级），可测大范围、长距离形变。2.解析思路：InSAR利用两景或多景从相同视角获取的卫星雷达影像，通过干涉测量技术获取地表相位信息。由于地球表面形变会导致两次成像时同一地面目标点相对于卫星的视线距离发生变化，从而引起干涉相位的变化。通过分析相位变化，可以反演出地面沿视线方向（即雷达视线方向，Range）的形变信息。3.解析思路：PEHA基本步骤：①确定研究区域；②收集区域地震地质资料，识别发震断裂，确定地震活动性参数（如震级频度关系）；③建立地震源模型，描述各震源区及其地震发生概率；④选择地震动衰减关系，建立地震动参数与震级、距离的关系；⑤选择场地效应模型，考虑不同场地的地震动放大效应；⑥采用概率方法（如蒙特卡洛模拟）综合地震源、衰减、场地效应及时间分布，计算未来一定时间内、某地点达到或超过各强度水平的概率。4.解析思路：地震烈度是地震对地表及工程结构造成影响程度的综合体现，是一个宏观的、定性的描述，受震源、路径、场地等多种因素复杂影响。地震动参数是描述地震动强度和特性的物理量，如峰值地面加速度（PGA）、峰值地面速度（PGV）、地震动持时等，是地震动的定量指标。两者密切相关，地震动参数是决定地震烈度的主要因素之一，通常地震动参数越大，对应的地震烈度也越高，两者之间存在经验性的对应关系（即衰减关系）。四、计算题1.解析思路：相对位移向量是两站对参考站的位移向量之差。先分别计算A、B两站相对于C站的东向和北向位移差，再合成相对位移向量的大小。相对位移向量V_AB=V_A-V_B。大小计算用勾股定理。答案：V_AB=(20-10)mm/year向东,(10-5)mm/year向北=10mm/year向东,5mm/year向北。大小=√(10²+5²)mm/year=√125mm/year≈11.18mm/year。2.解析思路：题目要求描述利用给定信息进行随机抽样的思路。PEHA中进行随机抽样，是为了考虑未来地震发生的时间不确定性、震源不确定性、衰减关系不确定性以及场地效应不确定性等。在本题中，已知M≥6.5地震的50年概率为10%，表明该地震事件是随机发生的。同时给出地震动参数（如T_g）的统计参数（均值、标准差），通常假设其服从一定的概率分布（如对数正态分布）。随机抽样过程就是根据这些先验信息（概率P、分布类型、统计参数），利用随机数生成器，独立地模拟多次未来地震事件的发生，并对应地生成符合统计分布的地震动参数样本。通过大量抽样模拟，可以得到研究区域内50年内可能遭遇的不同强度地震动参数的概率分布。*(注：此处未要求具体计算，故仅描述抽样思路)*五、论述题解析思路：论述题需从形变监测数据与地震活动、地震构造、场地效应等地震危险性评估要素的联系入手，阐述其作用。可以从以下几个方面展开：1.揭示区域构造活动与地震孕育环境：通过监测活动断裂带、地壳形变带等的位移、速率和形变样式（如拉张、压缩、剪切），可以了解区域地壳应力场的分布、活动断裂的活动习性（如右旋/左旋、逆冲/正断），为识别潜在震源区、建立地震源模型提供重要依据。2.评估地震发生的可能性（震源信息）：地表形变（尤其是断裂带的活动形变）是地震孕育的直接前兆或表现。长期、大范围的形变监测有助于识别应力积累集中的区域，判断断裂带的发震潜力，从而辅助地震源模型的建立和地震发生概率的评估。3.评价地震动环境与场地效应：地表形变监测，特别是微形变监测，可以反映场地土体的响应特征。通过分析不同场地上形