高频GPS单历元定位方法及其在地震学中的应用研究

摘要

本论文目的是研究高频GPS数据在地震研究方面的应用,首先研究了1-Hz GPS数据处理方法,通过处理大量的1-Hz数据分析其定位精度,然后把1-Hz GPS接收机作为采样率为1秒的位移计研究地震引起的动态变形。
　　论文结合GAMTI中的单历元定位模块Track,对1-Hz GPS数据处理的基本理论进行研究:研究了GPS单历元定位中的离散卡尔曼滤波算法,研究了Track中模糊度解算的算法,认真研读了Track的源代码,并利用Track解算了实测的GPS数据。
　　分析了1-Hz GPS单历元定位的精度。在1-Hz GPS的定位结果中包含着一些误差。根据误差的不同特点,设计了两种滤波方法来消弱误差对定位精度的影响。利用区域GPS网观测数据,通过分析位移序列的离散度评价了1-Hz GPS定位的精度。对空间滤波方法进行了研究。在地震远场的GPS观测网中,空间滤波方法即可以得到所有站点的共同误差,同时也得到了参考站的绝对位移。通过对1-Hz GPS直接得到的面波信息与利用附近地震台站数据积分得到的比较,发现两者具有很好的一致性,验证了参考站位移的正确性。
　　应用1-Hz GPS数据,研究了汶川地震的动态变形特征,得到了汶川地震近场的地面动态运动和远场的面波信息,对结果做了简要的分析。处理了汶川地震近场13个1-Hz GPS连续观测站的数据,分析了这些GPS站点记录到的动态变形过程。结果表明,利用1-Hz GPS数据清晰地得到了汶川地震引起的地面动态变形,动态变形的大小和变化幅度不仅与GPS测站距震源的距离相关,而且与GPS测站距破裂带的距离也相关。在离震源48km的郫县(PIXI)观测站,最大动态变形在东西向超过了100cm,南北向也达到了70cm。通过对附近强震台站记录的加速度二次积分得到的位移和1-Hz GPS直接得到的位移进行对比,发现两者具有较好的一致性。利用1-Hz GPS数据研究了汶川地震在天津地区激发的面波信息。利用空间滤波方法得到了参考站的绝对位移,对于1-Hz GPS数据得到蓟县的绝对位移,通过与附近地震计得到的位移对比分析,发现两者具有很好的一致性,通过分析,1-Hz GPS数据清晰地记录到了汶川地震在天津地区激发的面波信息。最后,总结了1-Hz GPS位移序列的数据处理模型。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪论

第二章 高频GPS单历元定位的基本理论

第三章 GPS单历元定位精度分析

第四章 高频GPS记录的汶川Ms8.0级地震近场地面运动

第五章 1-Hz GPS监测的汶川Ms8.0级地震激发的远场地面运动

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

个人简介