《高頻GNSS數據提取地震波信號的理論與方法研究》是依託武漢大學，由方榮新擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高頻GNSS數據提取地震波信號的理論與方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：方榮新
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用高頻GNSS觀測數據可獲取高解析度的瞬時地殼形變信息和地震波信號，為地震學研究提供了一種新的數據源，國內外的一些重大地球科學計畫已將高頻GNSS技術作為主要的信息獲取手段之一。然而目前高頻GNSS數據PPP動態定位結果包含各類噪聲，若直接將其用於地震學研究，尚不能很好的滿足地震物理機制提取等研究的要求。針對這一問題，本項目擬開展高頻GNSS數據提取地震波信號的理論與方法研究。具體內容包括：精化對流層誤差改正模型、基於觀測值層面的測站環境誤差建模方法、S-變換去噪方法以及探索地震波信號分離技術。其目的是在目前PPP動態定位厘米級精度水平的基礎上，通過關鍵技術突破獲取高精度的地震波信號，為GNSS地震學研究提供高質量的基礎數據。本研究可為高頻GNSS技術套用於地震學提供新的思路，具有重要的科學意義和研究價值，同時可促進空間大地測量學與地球物理學的學科交叉與融合。
結題摘要
2008年5月12日，我國四川汶川發生了Ms8.0級地震，造成了巨大的人員傷亡和財產損失。GNSS技術作為現代大地測量的主要觀測手段之一，能獲取地震時期高精度的地殼形變信息，特別是利用高採樣率GNSS數據能獲得地震時期瞬時同震地殼形變，從而得到地震波信號，為進一步研究地震震源破裂過程、地震波特性、地震震中反演等地震學問題提供一種新的數據源。然而目前高頻GNSS數據PPP動態定位結果包含各類噪聲，若直接將其用於地震學研究，尚不能很好的滿足地震物理機制提取等研究的要求。針對這一問題，本項目開展了高頻GNSS數據提取地震波信號的理論與方法研究。 本課題提出了一套採用高採樣率GNSS數據獲取高精度的瞬時地殼形變的動態數據處理方法。該方法基於非差處理模式，並結合恆星日濾波及S-變換方法後處理去噪，獲得高精度的動態形變結果。以此為基礎，利用模擬的震動實驗平台和實測地震數據對相關方法進行了驗證。其主要研究內容和成果包括： 深入分析了恆星日濾波方法消除與測站環境和衛星幾何結構有關的GNSS連續觀測數據處理系統誤差（多路徑誤差、衛星軌道誤差）的關鍵問題所在，通過恆星日濾波周期的選擇改進恆星日濾波法。實驗分析表明，與直接採用恆星日周期進行恆星日濾波相比，採用實際計算的平均衛星軌道重複周期進行恆星日濾波能提高約10％的定位精度。 深入研究並實現了S-變換去噪方法，並將該方法運用於GNSS地震波的去噪處理，從而使地震波到達時間的確定更加準確。針對GNSS地震波信號存在長周期誤差項的特點，提出了S-變換加趨勢項改正去除長周期的GNSS定位噪聲的方法，從而有利於GNSS地震波信號套用於進一步的地震學分析。 本課題搭建了GNSS/地震儀震動實驗平台，平台上分別安裝有Trimble NetR8 GNSS接收機的天線和IMU設備，可以利用GNSS結果與IMU觀測記錄進行相互校驗。實驗結果表明，GNSS觀測結果水平方向優於1cm，高程方向優於3cm。能完整的恢復了震動平台的震動波形。該相關研究結果已在《地球物理學報》和《Journal of Geodesy》雜誌上發表。該結果證明，高頻GNSS技術可高精度的監測地震波，為地震學研究提供了新的觀測手段，豐富和擴展了空間衛星大地測量技術在地球物理學、地震學領域中的套用範圍。
