用GNSS連續資料確定水準網速率基準的探討

韓月萍 楊國華 陳阜超 高艷龍 鄭智江

（中國地震局第一監測中心，天津 300180）

精密水準測量資料研究地殼垂直變形，尤其是捕捉中長期地震前兆信息，是一種有效的手段。但基準問題一直是有待解決的重點、難點問題。長期以來，用精密水準復測資料研究地殼變形一直受到幾個因素的困擾：首先，基準問題不好解決，以往確定基準一般均是單純依靠水準測量本身確定基準，但由于水準測量只是一種測定高差的相對測量，在確定形變時不得不采用一些假定（或者假定一個不動點、如在被認為地質構造上穩定的地區建立一個或數個基巖水準點，認為這些基巖水準點是穩定不變的，計算時假定該點速率為零，或者假定一個不動面，例如借助“相對穩定度的概念”，找出相對穩定的參考點假定它們的平均面是不動的，作為基準）而所有水準點實際上都是在變動的（實際情況就是如此），那么這種變動直接影響所得結果的真實性；二是水準測量的誤差隨著推算路線很快地積累起來，于是在推算路線較長的時候，所求得的垂直運動速率誤差變得大到不可接受，以至于所求得的變形量可信度很低，甚至不可信；三是由于基準的確定受到上述試圖找到相對不動點的限制，往往會使這些相對不動點局限于構造相對穩定地區，從而使得整個研究區得到垂直變形信息的精度相當不均勻，影響了我們對形變態勢的分析和判斷。

利用天津地區12個GNSS站連續坐標的高程分量變化作為天津地面沉降資料處理時的高程變化速率的觀測值，對近期的水準復測資料進行了聯合處理。也就是用它作為水準復測研究地殼垂直運動的速率基準，這樣就不再需要假定速率基準，解決了上述所說的基準問題。在分析GNSS連續站高程分量時間序列時，發現存在著明顯的、有規律的周期性變化。因此在聯合處理GNSS連續站資料和水準復測資料時，必須將GNSS連續站的速率信息按水準測量時間點提取出來，這樣可達到時間上的匹配。根據初步的研究結果表明，利用GNSS連續站資料與水準復測資料聯合處理有以下幾個方面的優勢：一是解決了長期以來用水準測量復測資料研究地殼垂直運動中沒有解決的速率基準問題，使得到的地殼垂直運動速率基準不再依賴于任何假定；二是速率誤差可得到有效的控制（見表1），計算得到的形變值可靠性增強，從而可為地震預報提供真實可靠的依據；三是可以使得到的水準點上的速率精度得到提高而且均勻性較好（聯合處理時在水準網內采用均勻分布的多個GNSS連續站的高程分量變化速率觀測值）。

表1 天津市地面沉降2008-2009年兩種方法比較結果