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《中国科学院研究生院(上海天文台)》 2002年
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中国大陆现今地壳形变与GPS坐标时间序列分析

符养  
【摘要】: 上一世纪90年代初IGS(International GPS Service for Geodynamics)的建 立标志着GPS(Global Positioning System)应用于地球物理研究工作的开始。 世界各国地学研究机构在不同的国家建立了GPS连续观测站,到2001年为止 全球共有1800多个GPS连续观测站在工作。我国于1999年初由国家“九五” 重大科学工程“中国现代地壳运动观测网络”在全国建立了25个GPS连续运 行基准站和1000多个定期与不定期观测的基本和区域站。这些观测数据为地学 研究提供了基础资料。 本论文的前半部分讨论了中国大陆板块及现今地壳形变问题,论文首先解 决目前ITRF参考架存在的问题,即参考架定向的实现与地球参考架定向定义不 符。实际推导了实现ITRF参考架定向的条件方程;ITRF全球板块运动模型是 实现参考架定向过程的副产品,它与地质模型(NNR-NUVEL1A)有较好的一 致性,但在局部有一些差别,这种差别实际上是现今地壳形变与几百万年平均 地壳形变的差异,ITRF板块模型适合于研究现今几年到几十年尺度的地壳形 变;文章对最新观测的GPS资料进行处理,获取了中国地区目前密度最大(1000 多个台站),精度最高(小于2mm/a)的实测速度值,给出了以中国板块为背景 的形变态势。 论文的后半部分对全球均匀分布的GPS连续观测站时间序列进行谱分析和 小波多分辨分析,分离时间序列的平稳和非平稳信号,用AR 模型建立了平稳 高程信号的离散模型。比较表明GPS高程时间序列相关长度约为31到2天变 化,纠正了随机漫步过程从零时刻积分的不足。通过分析,发现地球存在以半 年和周年为周期的整体性扩张与收缩振荡运动,同时南北半球的变化规律存在 差异。分析还表明全球范围高程变化具有明显的季节性变化项,半周年项的最 大值出现在3-4月份和10-11月份;周年项的最大值出现在9-11月份。论文对 GPS时间序列存在的季节性变化进行了初步的地球物理定性分析,提出了今后 的研究方向。 论文的前半部分内容曾发表在《Journal of Geodesy》2002年Vol.76:216-225 和《地球物理学报》(2002), Vol45(3):330-337上,第二章内容和第四章、第五章 内容分别被《中国科学》期刊录用,将刊。
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