基于高频GPS观测网的强震地面运动监测方法与地震学应用研究

GPS在现今地壳运动监测和地震危险性判定中发挥着越来越重要的作用，它能够不受时间和空间的限制来记录地表位移，但目前GPS通常是利用日均值来研究长周期的地壳形变，如板块运动或冰后回弹等。近期随着接收机技术和存储能力的提高，高频（1Hz）或超高频（20Hz-50Hz）GPS能记录秒尺度的真实地表位移，可为强震产生的近远场同震位移做出正确估计，为研究地震波传播和动态的地表破裂过程提供一项新的工具，进而为区域抗震设防提供可靠资料，达到防震减灾的目标。.本项目利用高频GPS观测网，结合现代数据处理理论，研究高频GPS在监测强震地表运动时的数据解算方法，关键问题涉及高频GPS各类误差的有效筛分，瞬时模糊度解算，震时大气扰动分析，震时参考站的确定，时空滤波的改进，高频坐标时间序列的信息提取及地震学应用等。本研究将依托中国大陆构造环境监测网络及区域网的高频GPS观测资料开展。

高频GPS能记录秒尺度的真实地表位移，可为强震产生的近远场同震位移做出正确估计，为研究地震波传播和动态的地表破裂过程提供一项新的工具。本项目结合现代数据处理理论，研究了高频GPS在监测强震地表运动时的数据解算方法，计算获取了汶川地震、日本地震造成的强地面运动图，并对实时高频GPS技术的发展进行了初步探讨，为下一步研究工作奠定了基础。.本项目首先对高频GPS的数据处理方法进行系统研究，改进了恒星日滤波模型和空间滤波模型对解算结果进行优化，有效的消除了初始结果中的日重复性误差和区域共模误差，提高了其定位精度和可靠性。然后，提出了震时参考站的选取方法和相对定位中消除参考站影响的方法，解决了数据处理过程中遇到的实际问题。其次，本项目以2008年汶川Ms=8.0级地震为例分析了震时的地表运动特征，表明此次地震具有明显的方向性效应。通过对地面站点运动方式的分析，可为建筑物的抗震设计提供可靠的资料。最后，通过分析实时高频GPS的处理流程，研究了其在地震预警系统中的应用方法。并利用2010年El-Mayor Cucapah Mw7.2级地震的实际数据对其方法进行了验证，说明利用高频实时GPS观测网可以有效减少大震震级估计的时间，可为地震、海啸预警提供有力支持。