利用Track 模块计算陕西GNSS 连续站的大震地面运动过程

丁晓光 苏利娜 张永奇

（陕西省地震局监测中心，西安 710068）

由中国地震局等六部委共建的“中国大陆构造环境监测网络”二期项目在全国范围建设了260 多个GNSS 连续站，为研究中国大陆构造运动特征和动力学机制提供了数据支持。陕西省地震局在“十一五”期间也建设了基本覆盖全省的19 个GNSS 连续站。这些站点均存储有30 s、1 s、0.02 s 采样率的数据，其中后两种可称为高频GPS 数据。

利用高频GPS 数据进行动态定位有着广泛用途，如高层建筑的风振荷载测试；大型桥梁、大坝等的变形监测；飞机、舰船等位置和速度的测定等。除此之外，高频数据还可以用于测量大震的同震形变。

确定GPS 整周模糊度是进行高精度动态定位的关键。整周模糊度被确定之后，每一个历元采样的载波相位观测值均可以转换为高精度伪距，从而实现厘米级动态定位。因此，连续站点的高频数据在解算出模糊度之后，便能快速准确的记录远场大地震对台站所在地的同震影响，获得同震水平运动轨迹，为地震监测和灾害预警提供基础资料，供进一步分析研究使用。

模糊度快速确定的方法有LAMBDA 法、最小二乘搜索法、Cholesky 分解算法等。而Track（高精度GPS 解算软件GAMIT/GLOBK 的双差动态定位模块）则利用双频P 码伪距观测量和相位观测量组合求解模糊度的方法（M-W）来计算宽巷模糊度。

宽巷模糊度不受电离层的影响，易于求取，而且与基线长度无关，是用于确定L1，模糊度的中间量。Track 先根据所建立的搜索空间求出宽巷模糊度，再依据残差平方和最小原则选择正确的模糊度整数解。当模糊度固定后，利用迭代卡尔曼滤波和反向滤波平滑技术使每个历元的观测值达到最优估计。

Track 模块在计算观测站动态变化时，需要选取一个相对稳定的测站作为差分参考站，用固定的模糊度整数解计算站点每个历元的坐标。当周边有较大地震发生时，即能获得这些站点的同震形变和运动轨迹。

近期中国周边发生的较大地震有：2011 年3 月11 日的日本9.0 级地震，2012 年4 月11 日的苏门答腊8.6 级地震。实验选取陕西省境内的GNSS 连续站作为动态解算站点，鄂尔多斯地块内部的神木站（SNSM）作为参考站（各站点采样率均为1 s），计算苏门答腊地震波抵达陕西后对各观测站产生的同震影响（图1）及各站点的震时运动轨迹。

图中每条线即代表一个站点的同震形变，各站点自上而下按测站坐标大致由东向西、由北向南排列。由图可明显看到波动起始历元的依次延迟，显示出地震波由西向东、由南向北的传播过程；同时也反映出该地震对测站E 向影响较N 向强烈的现象。

利用GAMIT/GLOBK 软件的TRACK 模块处理高频GPS数据，可以获得观测站点的同震形变，在地震监测和灾害预警方面有一定研究意义。

图1 陕西GNSS 连续站E 方向（左图）和N 方向（右图）同震形变