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空间地球动力学若干问题研究

朱新慧  
【摘要】:空间地球动力学作为一门交叉派生的学科,研究领域极其广阔,内容也比较丰富。随着以GPS为代表的空间技术的迅速发展,使得监测和研究地球的运动成为可能,并且在空间地球动力学的部分领域已经实现,因此将空间大地测量方法应用于空间地球动力学的诸多领域不仅具有理论意义,而且具有重要的现实意义。 本文着重于利用空间大地测量实测的高精度台站运动数据,对板块模型的建立和全球构造变化的验证等方面进行了相关的探讨和检测。首先简要介绍了板块运动和地球参考系方面的发展与现状,对板块运动的基本原理以及测量和研究的方法进行了阐述,对地球参考系的实现和变换进行了推证,为本文的相关研究提供了一定的理论基础。 在利用实测数据建立板块运动模型之前,介绍了本文所用数据的来源及处理流程。然后基于空间大地测量的观测量——GPS和VLBI的组合数据建立了现时板块运动模型GVM1,给出了12个大板块的绝对运动欧拉矢量及20多个板块对的相对欧拉矢量及其误差椭圆,并与地学模型NUVEL-1A进行了比较。 VLBI和GPS是两种完全不同的观测技术,它们测得的地壳运动有可能是完全不同的情况。本文通过解算GPS和VLBI这两种技术测定的同一批台站之间的基线长度变化率,及数理统计的相关分析等方法来比较它们之间的差异和相关性,并给出了这两种技术之间存在的系统差和常数差。 对地球南涨北缩的非对称性构造变化进行了检测。分别采用GPS、VLBI和它们的组合数据,利用大地线长度变化率和实测站心坐标速度两种方法分别来检测,都给出了较为一致的结果,从而验证了地球南涨北缩的构造变化现象,并定量的估计了这种变化的范围。 对地球的体积及形状变化进行了检测。利用GPS和VLBI组合的数据,采用数字地形建模中的Delaunay算法生成的三角形逼近地球表面,检测了地球的体积变化及形状变化,并利用板块运动模型插值的方法改善测站分布而又不影响地球的实际运动。结果表明,插值后的地球体积及形状变化与实测数据给出的结论是一致的,验证了地球仍处于非对称变形中,并定量的给出了这种变形的范围。 论文最后检测了冰期后地壳回弹对地面点位产生的影响。利用VLBI的实测数据和ICE-4G模型,采用实测站速度和基线长度变化率分别检测了冰期后地壳回弹的垂直运动和水平运动,并对用空间技术求解的实测值和用ICE-4G模型求解的估计值进行了数理统计分析,最后给出了实测结果与地学模型估计值之间的系统差。


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