GNSS技术与地震监测预报浅议

刘作华　陈传华　朱飞（山东省嘉祥地震监测中心台，山东嘉祥 272400）

GNSS技术与地震监测预报浅议

刘作华陈传华朱飞
（山东省嘉祥地震监测中心台，山东嘉祥 272400）

GNSS技术在地震监测预报等方面具有非常良好的应用空间。本文从GNSS技术的原理和在地震监测中的意义出发，以GNSS观测的地震数据为基础，将数据进行解算和分析，对GNSS技术在地壳速度场分析、水平应变速率计算、地壳垂直升降研究以及断层活动分析等在地震监测预报中的应用进行了探讨。结果表明，GNSS在地震监测预报方面具有较好的效果。

GNSS 地震 监测预报

随着科技的发展，许多新的高科技技术也应用到了地震监测预报上，为我们的地震监测预报工作提供了更为广阔的平台。由中国地震局牵头联合中国气象局、科技部、国土资源部、教育部及总参测绘局共同建设的中国大陆构造运动监测网络（即GNSS）为地震监测预报工作提供了一个新的手段。GNSS（Global Navigation Satellite System）是全球卫星导航定位系统的简称，它是一个多系统、多层面、多模式的复杂组合系统，常用于大面积水平形变场、地震带形变反常和断层形迹观测与研究。

近年来GNSS观测技术，在地震预报探索方面取得了很大的进步。本文基于GNSS技术的原理和地震监测预报的意义，探索研究其在地震监测预报中的应用。

1　GNSS技术

GNSS技术包括差分定位技术、精密定位技术、GNSS-R技术、GNSS掩星技术、组合导航技术和嵌入式技术等。GNSS技术具有全天候、全覆盖、穿透性强、精度高和观测方便等特点。

“十五”和“十一五”期间，“陆网态一期”工程在地震预报等方面取得了重要的成果。借鉴这期间的重要成果资料，现阶段将进一步开展“陆态网二期”工程的建设。因此有效地利用这些观测的资料对地震活动作系统地研究具有非常重要的研究意义和实用意义。本文以现有的GNSS观测资料为基础，分析中国地壳运动与地震监测预报的关系。

2　GNSS在地震监测预报中的应用

2.1数据来源

“中国大陆构造环境监测网络”开始运行以来，目前已经积累了大量的观测数据，GNSS观测的地震数据资料可以作为地震监测预报的研究基础。

2.2数据解算

通过解算地壳形变数据可以获取地壳形变的空间序列和时间序列，从而得到地震前兆信息，以便进一步达到地震监测预报的目的。GNSS数据处理使用GAMIT/GLOBK软件，采用IGS解释数据进行联合平差，平差结果归算到ITRF2000框架下。

2.3数据分析方法

由于数据解算过程非常复杂，解算结果或多或少会受到许多干扰因素的影响，为了提高信噪比，方便提取地壳运动中真实的信息，还需要对解算后的数据进行多项处理，处理方法包括：滑动均值处理；扣除地壳介质存在横向不均匀性变化的区域；计算地壳运动速度等。

图1　GNSS在地震监测中的应用

3　地震监测预报应用

（1）通GNSS观测，高精度地研究板块运动速度场的变化，能帮助人们认识大陆构造变形与强震关系。从图1a可以看出中国大陆板块运动速度场旋转方向主要为顺时针，东慢西快，青藏高原与扬子板块交界入运动速度场密度，是地震高发区。

（2）通过GNSS观测地壳水平应变速率，研究膨胀或压缩及应变集中区域，对研究应变积累过程有重要意义。从图1b可以看出，东部地区应力相对较弱，西部（主要包括青藏高原、四川盆地和云贵高原）应力强。

（3）通过GNSS观测地壳的垂直运动，观察上升或下降趋势与过程，对研究地震孕育有帮助。根据观测数据可知，GNSS观测的数据在垂直向位移存在一定的规律分布，青藏高原板块边界、华北、内蒙等地方垂直运动明显。

（4）为更好地分析地层内部运动特征，将基准站站点坐标时间序列进行线性趋势化处理，去除各站点水平方向共性运动趋势，从而得到位移残差曲线。分析残差曲线，可以分析站点在东西南北向有同震位移情况，研究地壳运动情况，为地震监测提供有效数据。

（5）GNSS观测和水准测量一样，测定断层的活动速率，可反映现在断层的活动水平，使我们发现容易发生地震的闭锁段。GNSS测量断层滑动速率的变化及断层远近场差异运动，对认识断层的活动性及地震发生周期具有重要意义。通过GNSS矢量位移场调整运动的参考基准后，可以将位移场矢量分解成断层走向分量与断层垂向分量之和，然后绘制相应的GNSS分矢量图，易于直观判定断层活动的大小和性质。

4　结语

GNSS技术是一项非常前沿的领域，在地震监测预报等方面具有非常广阔的应用空间。本文以GNSS技术的原理以及在地震监测中的意义出发，以GNSS观测的地震数据为基础，利用处理解算后的数据分析其在地震监测预报中的应用。结果表明GNSS技术在地壳速度场分析、水平应变速率计算、地壳垂直升降研究以及断层活动水平等方面具有良好的应用空间。

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