利用Track 模塊計算陜西GNSS 連續(xù)站的大震地面運動過程

丁曉光 蘇利娜 張永奇

（陜西省地震局監(jiān)測中心，西安 710068）

由中國地震局等六部委共建的“中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)”二期項目在全國范圍建設(shè)了260 多個GNSS 連續(xù)站，為研究中國大陸構(gòu)造運動特征和動力學(xué)機制提供了數(shù)據(jù)支持。陜西省地震局在“十一五”期間也建設(shè)了基本覆蓋全省的19 個GNSS 連續(xù)站。這些站點均存儲有30 s、1 s、0.02 s 采樣率的數(shù)據(jù)，其中后兩種可稱為高頻GPS 數(shù)據(jù)。

利用高頻GPS 數(shù)據(jù)進行動態(tài)定位有著廣泛用途，如高層建筑的風(fēng)振荷載測試；大型橋梁、大壩等的變形監(jiān)測；飛機、艦船等位置和速度的測定等。除此之外，高頻數(shù)據(jù)還可以用于測量大震的同震形變。

確定GPS 整周模糊度是進行高精度動態(tài)定位的關(guān)鍵。整周模糊度被確定之后，每一個歷元采樣的載波相位觀測值均可以轉(zhuǎn)換為高精度偽距，從而實現(xiàn)厘米級動態(tài)定位。因此，連續(xù)站點的高頻數(shù)據(jù)在解算出模糊度之后，便能快速準確的記錄遠場大地震對臺站所在地的同震影響，獲得同震水平運動軌跡，為地震監(jiān)測和災(zāi)害預(yù)警提供基礎(chǔ)資料，供進一步分析研究使用。

模糊度快速確定的方法有LAMBDA 法、最小二乘搜索法、Cholesky 分解算法等。而Track（高精度GPS 解算軟件GAMIT/GLOBK 的雙差動態(tài)定位模塊）則利用雙頻P 碼偽距觀測量和相位觀測量組合求解模糊度的方法（M-W）來計算寬巷模糊度。

寬巷模糊度不受電離層的影響，易于求取，而且與基線長度無關(guān)，是用于確定L1，模糊度的中間量。Track 先根據(jù)所建立的搜索空間求出寬巷模糊度，再依據(jù)殘差平方和最小原則選擇正確的模糊度整數(shù)解。當模糊度固定后，利用迭代卡爾曼濾波和反向濾波平滑技術(shù)使每個歷元的觀測值達到最優(yōu)估計。

Track 模塊在計算觀測站動態(tài)變化時，需要選取一個相對穩(wěn)定的測站作為差分參考站，用固定的模糊度整數(shù)解計算站點每個歷元的坐標。當周邊有較大地震發(fā)生時，即能獲得這些站點的同震形變和運動軌跡。

近期中國周邊發(fā)生的較大地震有：2011 年3 月11 日的日本9.0 級地震，2012 年4 月11 日的蘇門答臘8.6 級地震。實驗選取陜西省境內(nèi)的GNSS 連續(xù)站作為動態(tài)解算站點，鄂爾多斯地塊內(nèi)部的神木站（SNSM）作為參考站（各站點采樣率均為1 s），計算蘇門答臘地震波抵達陜西后對各觀測站產(chǎn)生的同震影響（圖1）及各站點的震時運動軌跡。

圖中每條線即代表一個站點的同震形變，各站點自上而下按測站坐標大致由東向西、由北向南排列。由圖可明顯看到波動起始歷元的依次延遲，顯示出地震波由西向東、由南向北的傳播過程；同時也反映出該地震對測站E 向影響較N 向強烈的現(xiàn)象。

利用GAMIT/GLOBK 軟件的TRACK 模塊處理高頻GPS數(shù)據(jù)，可以獲得觀測站點的同震形變，在地震監(jiān)測和災(zāi)害預(yù)警方面有一定研究意義。

圖1 陜西GNSS 連續(xù)站E 方向（左圖）和N 方向（右圖）同震形變