用GNSS连续资料确定水准网速率基准的探讨

韩月萍 杨国华 陈阜超 高艳龙 郑智江

（中国地震局第一监测中心，天津 300180）

精密水准测量资料研究地壳垂直变形，尤其是捕捉中长期地震前兆信息，是一种有效的手段。但基准问题一直是有待解决的重点、难点问题。长期以来，用精密水准复测资料研究地壳变形一直受到几个因素的困扰：首先，基准问题不好解决，以往确定基准一般均是单纯依靠水准测量本身确定基准，但由于水准测量只是一种测定高差的相对测量，在确定形变时不得不采用一些假定（或者假定一个不动点、如在被认为地质构造上稳定的地区建立一个或数个基岩水准点，认为这些基岩水准点是稳定不变的，计算时假定该点速率为零，或者假定一个不动面，例如借助“相对稳定度的概念”，找出相对稳定的参考点假定它们的平均面是不动的，作为基准）而所有水准点实际上都是在变动的（实际情况就是如此），那么这种变动直接影响所得结果的真实性；二是水准测量的误差随着推算路线很快地积累起来，于是在推算路线较长的时候，所求得的垂直运动速率误差变得大到不可接受，以至于所求得的变形量可信度很低，甚至不可信；三是由于基准的确定受到上述试图找到相对不动点的限制，往往会使这些相对不动点局限于构造相对稳定地区，从而使得整个研究区得到垂直变形信息的精度相当不均匀，影响了我们对形变态势的分析和判断。

利用天津地区12个GNSS站连续坐标的高程分量变化作为天津地面沉降资料处理时的高程变化速率的观测值，对近期的水准复测资料进行了联合处理。也就是用它作为水准复测研究地壳垂直运动的速率基准，这样就不再需要假定速率基准，解决了上述所说的基准问题。在分析GNSS连续站高程分量时间序列时，发现存在着明显的、有规律的周期性变化。因此在联合处理GNSS连续站资料和水准复测资料时，必须将GNSS连续站的速率信息按水准测量时间点提取出来，这样可达到时间上的匹配。根据初步的研究结果表明，利用GNSS连续站资料与水准复测资料联合处理有以下几个方面的优势：一是解决了长期以来用水准测量复测资料研究地壳垂直运动中没有解决的速率基准问题，使得到的地壳垂直运动速率基准不再依赖于任何假定；二是速率误差可得到有效的控制（见表1），计算得到的形变值可靠性增强，从而可为地震预报提供真实可靠的依据；三是可以使得到的水准点上的速率精度得到提高而且均匀性较好（联合处理时在水准网内采用均匀分布的多个GNSS连续站的高程分量变化速率观测值）。

表1 天津市地面沉降2008-2009年两种方法比较结果