基于動態平差方法的滇西地區長期重力變化研究

康開軒郝洪濤1）中國地震局地震研究所地震大地測量重點實驗室，武漢 4300712）中國地震局地殼應力研究所科技創新基地，武漢 430071

基于動態平差方法的滇西地區長期重力變化研究

康開軒1,2)郝洪濤1,2)
1）中國地震局地震研究所地震大地測量重點實驗室，武漢 430071
2）中國地震局地殼應力研究所科技創新基地，武漢 430071

選取滇西重力測網1986—2014年流動重力觀測資料，及下關、麗江、昆明3個絕對重力基準點多年復測資料做基準控制，采用線性速率模型模擬觀測過程中重力場的時變信息，建立了絕對重力基準點約束下的動態平差模型，獲得了滇西地區統一時間基準和空間基準的長期重力變化空間分布，并結合地殼形變觀測結果和全球陸地水模型，估算了測區內由地殼幾何形變及水負荷引起的重力效應，分析了滇西地區長期重力變化空間分布特征。

動態平差是建立在測量對象的時變具有規律性、均勻性和積累性的假設上的，對靜態分期平差有良好的概括性，克服了靜態分期平差需假定每期觀測過程中各測點的重力值不發生變化的缺點，可以同時處理包括不完整觀測的多期觀測數據。將動態平差原理應用于滇西重力測網28年間流動重力觀測資料的處理，采用線性速率模型擬合重力背景場長期趨勢；優化方程解算，對變化率參數做顯著性檢驗，剔除變化不顯著的參數，使速率模型更接近真實物理場；采用相關穩健估計模型解決相關觀測中的粗差問題，采用Helmert方差分量估計方法實現基于驗后信息調整不同期次測量中不同儀器觀測值的權重，保證精密重力網測量多期數據聯合解算結果的

式中，基準時間t0處的重力值為g0和重力變化率為g，儀器線性漂移率為Dk，格值系數為Lk，Pk為未知變量（若儀器格值系數由基線標定精密確定，則Lk，Pk為已知參數）。

研究結果：選定數據長度區間的中間年份（2000年）為基準時間，昆明、麗江、下關絕對重力觀測為空間基準控制，得到動態平差后各測點相對于基準時間的重力值和重力變化率。測區內觀測次數較多、時間跨度較長的96個測點中，大部分測點的重力值長期變化呈下降趨勢，最大下降速率約8.7×10-8ms-2a-1。王偉等GPS觀測結果表明云南地區垂直運動主要為上升趨勢，大部分垂直速率在（0～3）mm a-1之間。利用基于平均球形地球模型的垂直重力梯度（約-3.08×10-8ms-2cm-1），可以得到由地表垂直位移引起的重力變化約為-(0～0.9)×10-8ms-2a-1。基于地表負荷響應的理論計算方法利用全球陸地水模型GLDAS計算測區內水負荷引起的重力效應，并估算出測區內各重力測點的水負荷重力效應改正量級約為1×10-8ms-2a-1左右。滇西地區重力長期變化率的空間分布結果為地殼垂直運動、陸地水負荷效應、及該地區深部殼幔物質遷移和質量再分布等因素的綜合反映。

結論

（1）基于分期靜態平差解算獲得的重力年變率為各期次觀測結果的等權擬合結果，沒有考慮不同儀器不同年代觀測資料的精度的差異，而本研究中采用的基于動態平差模型的整體平差解算對參與計算的不同儀器不同年代觀測資料采用了不同的權重，并依據驗后信息對各類觀測數據作了較為客觀的調整，同時采用相關穩健估計有效減弱了粗差的影響，其解算結果較分期平差結果更為合理。

（2）滇西地區大部分測點的重力值長期變化呈下降趨勢，南端的鳳慶一帶，中部的彌渡、姚安附近及雄楚地區，及北部的麗江附近地區及攀枝花一帶重力場變化呈明顯減小趨勢，最大幅值可達8.7×10-8ms-2a-1。滇西地區重力長期變化率的空間分布結果為地殼垂直運動、陸地水負荷效應、及該地區深部殼幔物質遷移和質量再分布等地球動力學因素的綜合反映。從滇西地區重力長期變化特征與地震活動的對應關系來看，重力場變化速率空間分布與5級以上地震活動存在較為明顯的對應關系，地震多發生在重力場變化速率負高值區和低值區交界區域。