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GPS技术在监测地震与地壳运动中的应用
2009/3/16 11:59:00   中国勘察测绘网       关键字:GPS      浏览量:
地球动力学是从地球的整体运动出发,由地球内部和表层的构造运动来探讨其动力演化过程,进而寻求其驱动机制。其基本问题是研究地球的变形及其变形机理。
的三维位置和速度,既可保障运动载体沿预定航线的运行,也可监视和修正航行路线,以及选择最佳航线。

    定位精度高。目前在大于1000km的基线上,相对定位精度可达10-9;100km可达10-8.观测站之间无需通视,又可使观测时间缩短。

    实时定位这一导航技术是现代化的重要标志,使GPS的应用领域不断拓宽,成为20世纪最大科技成就之一。

    2.GPS定位基本原理

    绝对定位方法:绝对定位也称单点定位,是指相对于地球质心为坐标原点的坐标系中的直接确定观测站的坐标。其原理是以GPS卫星到用户接收机天线之间距离的观测量为基础,并根据已知的卫星瞬时坐标,来确定用户接收机天线所对应点位坐标。

    由于实际观测点至卫星间的距离,因测量瞬时卫星钟与接收机钟难以保持严格的同步,这种含有钟差影响的距离,称为“伪距”。其中卫星钟差可以应用导航电文中给出的钟差参数加以改正,而接收机钟差无法事先知道,故需把它作为一个未知数与观测点的三维坐标在数据处理中一并求解,因此一个观测点上要实时求解4个未知数,也就是必须至少同时观测4颗卫星。

    相对定位方法是用两台GPS接收机分别安置在基线的两端,并同步观测相同的GPS卫星,以确定基线在地球坐标中的相对位置或基线向量。因为在两个或多个观测点同步观测相同的卫星,可有效地消除或减弱卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差等的影响。目前我国地壳运动监测就是采用这种静态相对定位的方法,其精度可达10-8~10-9。

    二、GPS技术在监测地震与地壳运动中的应用

    GPS技术的应用极为广泛。近年来,GPS在测定地球自转参数从提高观测精度转向提高时间分辨率,它与VLBI或SLR相比,有着不可估量的作用。GPS在地球参考系的建立有着时空加密和提高分辨率的作用,GPS全球资料得到的全球尺度上相对于地球参考框架的三维地心坐标精度已达到厘米级。利用GPS定位研究海平面变化而测定的大地高的精度也可达到厘米级的精度。

    GPS接收器安置在飞行器(飞机、飞船、卫星等)上可确定三维位置和飞行姿态。尤其是多种陆海空交通运输工具的GPS自动导航系统和管理调度系统,低轨通讯卫星的发射,建立的卫星全球导航、定位、通信三位一体系统,将整个世界缩成为一个崭新的电子地球村。除了传统测量与军事应用外,GPS气象学、GPS用于海洋资源开发、热带原始森林、捕鱼、放牧、旅游、探险以及各种防灾减灾事业等。

    高精度GPS技术已成为世界主要国家和地区用来监测火山地震、构造地震、全球板块运动,尤其是板块边界地区的重要手段。

    全球有200个GPS基准站,计划在板块边界和全球已知构造活动区约25个区域加密GPS监测网,实现全球地壳运动的自动监测。此外,连同各国的区域网,主要研究内容:

    研究全球板块间的相对运动;监测板块边缘及内部的构造变形;确定不同尺度构造块体运动方式规模和运动速率。

    确定区域位移场、速率场和应变场。

    近年来,随着GPS技术的发展,加之各国相继受强烈地震的袭击,国际上兴起了利用GPS研究地震预测、大陆构造变形和地球动力学等领域的高潮。开展此项研究的观测网主要有:

    1.美国南加州GPS观测网(SCIGN)

    SCIGN由约250个GPS站组成,在区域上每30km一个站,其中在主要活动断层上设置两条密集型测线,沿两条测线每3km一个站。预期监测精度lmm/a.对

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