GNSS技術與地震監測預報淺議

劉作華 陳傳華 朱飛

【摘 要】GNSS技術在地震監測預報等方面具有非常良好的應用空間。本文從GNSS技術的原理和在地震監測中的意義出發，以GNSS觀測的地震數據為基礎，將數據進行解算和分析，對GNSS技術在地殼速度場分析、水平應變速率計算、地殼垂直升降研究以及斷層活動分析等在地震監測預報中的應用進行了探討。結果表明，GNSS在地震監測預報方面具有較好的效果。

【關鍵詞】GNSS 地震 監測預報

隨著科技的發展，許多新的高科技技術也應用到了地震監測預報上，為我們的地震監測預報工作提供了更為廣闊的平臺。由中國地震局牽頭聯合中國氣象局、科技部、國土資源部、教育部及總參測繪局共同建設的中國大陸構造運動監測網絡（即GNSS）為地震監測預報工作提供了一個新的手段。GNSS（Global Navigation Satellite System）是全球衛星導航定位系統的簡稱， 它是一個多系統、多層面、多模式的復雜組合系統，常用于大面積水平形變場、地震帶形變反常和斷層形跡觀測與研究。

近年來GNSS觀測技術，在地震預報探索方面取得了很大的進步。本文基于GNSS技術的原理和地震監測預報的意義，探索研究其在地震監測預報中的應用。

1 GNSS技術

GNSS技術包括差分定位技術、精密定位技術、GNSS-R技術、GNSS掩星技術、組合導航技術和嵌入式技術等。GNSS技術具有全天候、全覆蓋、穿透性強、精度高和觀測方便等特點。

“十五”和“十一五”期間，“陸網態一期”工程在地震預報等方面取得了重要的成果。借鑒這期間的重要成果資料，現階段將進一步開展“陸態網二期”工程的建設。因此有效地利用這些觀測的資料對地震活動作系統地研究具有非常重要的研究意義和實用意義。本文以現有的GNSS觀測資料為基礎，分析中國地殼運動與地震監測預報的關系。

2 GNSS在地震監測預報中的應用

2.1 數據來源

“中國大陸構造環境監測網絡”開始運行以來，目前已經積累了大量的觀測數據，GNSS觀測的地震數據資料可以作為地震監測預報的研究基礎。

2.2 數據解算

通過解算地殼形變數據可以獲取地殼形變的空間序列和時間序列，從而得到地震前兆信息，以便進一步達到地震監測預報的目的。GNSS數據處理使用GAMIT/GLOBK軟件，采用IGS解釋數據進行聯合平差，平差結果歸算到ITRF2000框架下。

2.3 數據分析方法

由于數據解算過程非常復雜，解算結果或多或少會受到許多干擾因素的影響，為了提高信噪比，方便提取地殼運動中真實的信息，還需要對解算后的數據進行多項處理，處理方法包括：滑動均值處理；扣除地殼介質存在橫向不均勻性變化的區域；計算地殼運動速度等。

3 地震監測預報應用

（1）通GNSS觀測，高精度地研究板塊運動速度場的變化，能幫助人們認識大陸構造變形與強震關系。從圖1a可以看出中國大陸板塊運動速度場旋轉方向主要為順時針，東慢西快，青藏高原與揚子板塊交界入運動速度場密度，是地震高發區。

（2）通過GNSS觀測地殼水平應變速率，研究膨脹或壓縮及應變集中區域，對研究應變積累過程有重要意義。從圖1b可以看出，東部地區應力相對較弱，西部（主要包括青藏高原、四川盆地和云貴高原）應力強。

（3）通過GNSS觀測地殼的垂直運動，觀察上升或下降趨勢與過程，對研究地震孕育有幫助。根據觀測數據可知，GNSS觀測的數據在垂直向位移存在一定的規律分布，青藏高原板塊邊界、華北、內蒙等地方垂直運動明顯。

（4）為更好地分析地層內部運動特征，將基準站站點坐標時間序列進行線性趨勢化處理，去除各站點水平方向共性運動趨勢，從而得到位移殘差曲線。分析殘差曲線，可以分析站點在東西南北向有同震位移情況，研究地殼運動情況，為地震監測提供有效數據。

（5）GNSS觀測和水準測量一樣，測定斷層的活動速率，可反映現在斷層的活動水平，使我們發現容易發生地震的閉鎖段。GNSS測量斷層滑動速率的變化及斷層遠近場差異運動，對認識斷層的活動性及地震發生周期具有重要意義。通過GNSS矢量位移場調整運動的參考基準后，可以將位移場矢量分解成斷層走向分量與斷層垂向分量之和，然后繪制相應的GNSS分矢量圖，易于直觀判定斷層活動的大小和性質。

4 結語

GNSS技術是一項非常前沿的領域，在地震監測預報等方面具有非常廣闊的應用空間。本文以GNSS技術的原理以及在地震監測中的意義出發，以GNSS觀測的地震數據為基礎，利用處理解算后的數據分析其在地震監測預報中的應用。結果表明GNSS技術在地殼速度場分析、水平應變速率計算、地殼垂直升降研究以及斷層活動水平等方面具有良好的應用空間。

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