高频GNSS数据提取地震波信号的理论与方法研究

批准号:
41104024
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
方荣新
依托单位:
学科分类:
D0402.卫星大地测量学
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
涂冰英、魏娜、祝会忠、王广兴、陈克杰、张全
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中文摘要
利用高频GNSS观测数据可获取高分辨率的瞬时地壳形变信息和地震波信号,为地震学研究提供了一种新的数据源,国内外的一些重大地球科学计划已将高频GNSS技术作为主要的信息获取手段之一。然而目前高频GNSS数据PPP动态定位结果包含各类噪声,若直接将其用于地震学研究,尚不能很好的满足地震物理机制提取等研究的要求。针对这一问题,本项目拟开展高频GNSS数据提取地震波信号的理论与方法研究。具体内容包括:精化对流层误差改正模型、基于观测值层面的测站环境误差建模方法、S-变换去噪方法以及探索地震波信号分离技术。其目的是在目前PPP动态定位厘米级精度水平的基础上,通过关键技术突破获取高精度的地震波信号,为GNSS地震学研究提供高质量的基础数据。本研究可为高频GNSS技术应用于地震学提供新的思路,具有重要的科学意义和研究价值,同时可促进空间大地测量学与地球物理学的学科交叉与融合。
英文摘要
2008年5月12日,我国四川汶川发生了Ms8.0级地震,造成了巨大的人员伤亡和财产损失。GNSS技术作为现代大地测量的主要观测手段之一,能获取地震时期高精度的地壳形变信息,特别是利用高采样率GNSS数据能获得地震时期瞬时同震地壳形变,从而得到地震波信号,为进一步研究地震震源破裂过程、地震波特性、地震震中反演等地震学问题提供一种新的数据源。然而目前高频GNSS数据PPP动态定位结果包含各类噪声,若直接将其用于地震学研究,尚不能很好的满足地震物理机制提取等研究的要求。针对这一问题,本项目开展了高频GNSS数据提取地震波信号的理论与方法研究。.本课题提出了一套采用高采样率GNSS数据获取高精度的瞬时地壳形变的动态数据处理方法。该方法基于非差处理模式,并结合恒星日滤波及S-变换方法后处理去噪,获得高精度的动态形变结果。以此为基础,利用模拟的震动实验平台和实测地震数据对相关方法进行了验证。其主要研究内容和成果包括:.深入分析了恒星日滤波方法消除与测站环境和卫星几何结构有关的GNSS连续观测数据处理系统误差(多路径误差、卫星轨道误差)的关键问题所在,通过恒星日滤波周期的选择改进恒星日滤波法。实验分析表明,与直接采用恒星日周期进行恒星日滤波相比,采用实际计算的平均卫星轨道重复周期进行恒星日滤波能提高约10%的定位精度。.深入研究并实现了S-变换去噪方法,并将该方法运用于GNSS地震波的去噪处理,从而使地震波到达时间的确定更加准确。针对GNSS地震波信号存在长周期误差项的特点,提出了S-变换加趋势项改正去除长周期的GNSS定位噪声的方法,从而有利于GNSS地震波信号应用于进一步的地震学分析。.本课题搭建了GNSS/地震仪震动实验平台,平台上分别安装有Trimble NetR8 GNSS接收机的天线和IMU设备,可以利用GNSS结果与IMU观测记录进行相互校验。实验结果表明,GNSS观测结果水平方向优于1cm,高程方向优于3cm。能完整的恢复了震动平台的震动波形。该相关研究结果已在《地球物理学报》和《Journal of Geodesy》杂志上发表。该结果证明,高频GNSS技术可高精度的监测地震波,为地震学研究提供了新的观测手段,丰富和扩展了空间卫星大地测量技术在地球物理学、地震学领域中的应用范围。
期刊论文列表
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专利列表
DOI:--
发表时间:2012
期刊:测绘学报
影响因子:--
作者:祝会忠;刘经南;唐卫明;高星伟
通讯作者:高星伟
DOI:10.1007/s11430-013-4803-2
发表时间:2014-04
期刊:Science China Earth Sciences
影响因子:--
作者:R. Fang;C. Shi;Guangxing Wang;Jing-nan Liu
通讯作者:R. Fang;C. Shi;Guangxing Wang;Jing-nan Liu
Determination of earthquake magnitude using GPS displacement waveforms from real-time precise point positioning
利用实时精确单点定位的 GPS 位移波形确定地震震级
DOI:10.1093/gji/ggt378
发表时间:2014-01-01
期刊:GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL
影响因子:2.8
作者:Fang, Rongxin;Shi, Chuang;Liu, Jingnan
通讯作者:Liu, Jingnan
High-rate precise point positioning (PPP) to measure seismic wave motions: an experimental comparison of GPS PPP with inertial measurement units
用于测量地震波运动的高速精密单点定位(PPP):GPS PPP 与惯性测量单元的实验比较
DOI:10.1007/s00190-012-0606-z
发表时间:2013-04-01
期刊:JOURNAL OF GEODESY
影响因子:4.4
作者:Xu, Peiliang;Shi, Chuang;Yanagidani, Takashi
通讯作者:Yanagidani, Takashi
DOI:--
发表时间:2013
期刊:地球物理学报
影响因子:--
作者:方荣新;*施闯;宋伟伟
通讯作者:宋伟伟
强震动环境下10-100Hz超高频GNSS误差精细建模及监测应用研究
- 批准号:42274025
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:56万元
- 批准年份:2022
- 负责人:方荣新
- 依托单位:
融合高频GNSS与加速度计的单站实时形变监测新方法及应用研究
- 批准号:41874038
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:方荣新
- 依托单位:
国内基金
海外基金
