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文章数量:1530842

2024年6月8日发(作者:)

42

 

2020

11

CHINAEARTHQUAKEENGINEERINGJOURNAL

 

 

 

 

 

Vol.42 No.6

2020

,

November

,,,,

SHENPenli.ShortGtermIJIAYiunCHENGFannfluenceof

M

6.0EarthuakeinYibinSichuanontheStabilitfBase

gjgqy

o

:/

doi10.3969i.ssn.1000-0844.2020.06.1473

j

:/

1478.doi10.3969i.ssn.1000-0844.2020.06.1473

j

:]

地震工程学报

,

贾逸君

,

成芳

,

沈鹏礼

四川宜宾

6.2020

,

42

(

)

1473GJ.0

级地震对北斗地基增强基准站稳定性的短期影响

[

],:

StationsforBeiDouGroundGbasedAumentationSstem

[

J.ChinaEarthuakeEnineerinournal2020

,

42

(

)

1473G1478.

gyqgg

J

四川宜宾

6.0

级地震对北斗地基增强

基准站稳定性的短期影响

,

322

,

,

 

,

,

沈鹏礼

,

贾逸君

,

中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室

,

陕西西安

72.10061

;

摘要

:

通过收集

2019

17

日宜宾长宁

6.0

级地震震源附近北斗地基增强系统基准站前后一个

)

中国科学院大学

,

北京

13.00049

(

中国科学院国家授时中心

,

陕西西安

71.10061

;

月的观测数据

,

研究探讨短时间内地震对北斗地基增强基准站坐标稳定性的影响

.

通过数据对比

发现宜宾地震对基准站坐标影响与基准站和震源断裂带的相对方位有较大关联

.

震源周围基准站

间基线的变化说明基准站稳定性在较短时间跨度内受到较为明显的地震影响

,

对北斗地基增强框

架网整体稳定性具有一定的扰动

,

进一步论证了建立北斗地基增强框架网基准站稳定性监控系统

的必要性

.

关键词

:

地震同震形变

;

北斗基准站

;

基准站稳定性

;

北斗地基增强系统

:/

DOI10.3969i.ssn.1000-0844.2020.06.1473

j

()

中图分类号

:

P315.7      

文献标志码

:

A   

文章编号

:

1000-0844202006-1473-06

,,

ShortGtermInfluenceof

M

6.0EarthuakeinYibinSichuanonthe

q

StabilitfBaseStationsforBeiDouGroundGbasedAumentationSstem

y

o

gy

(

NationalTimeServiceCenterohineseAcademciences

,

Xi'an710061

,

Shaanxi

,

China

;

f

C

y

o

f

S

12312123

,

JIAYiunCHENGFanSHENPenli

g

,

gj

,,,,,

KeaboratorrecisionNaviationandTiminechnoloChineseAcademciences

,

Xi'an710061

,

Shaanxi

,

China

;

y

L

y

o

f

P

gg

T

gy

,

y

o

f

S

UniversithineseAcademciences

,

Beiin00049

,

China

)

y

o

f

C

y

o

f

S

jg

basedaumentationsstemneartheeicenteroftheChannin0earthuakeinYibinCounG

gypgg

M

6.

q

,

tSichuanProvinceonJune17

,

2019.Itisfoundthrouhdatacomarisonthattheinfluenceof

y

,

gp

stationsindicatetheobviousinfluenceoftheChannin0earthuakeonthestabilitfbase

gg

M

6.

qy

o

中国科学院青年科学基金促进会资助项目

(

  

基金项目

:

11880000CF

)

  

收稿日期

:

2019G12G23

stationsinashorttimebollectinheobservationdatafrombasestationsforBeiDou

g

roundG

y

c

g

t

Yibinearthuakeonthecoordinateofthebasestationiscloselelatedtotherelativeorientation

qy

r

:

Abstract

This

p

aerstudiestheinfluenceofearthuakeonthecoordinatestabilitfsevenbase

pqy

o

ofthebasestationandthefocalfaultzone.Thecoseismicchanesofthebaselinebetweenbase

g

,:

贾逸君

(

陕西西安人

,

在读硕士

,

主要从事卫星导航通信技术研究

.

E  

第一作者简介

:

1995-

)

Gmail631325010@

q

.com

.

q

1474

 

 

 

 

 

                 2                     020

stationsinashorttime.Thenecessitfbuildinhebasestationstabilitonitorinstemof

y

o

g

t

y

m

g

s

y

BeiDou

g

roundGbasedaumentationframenetworkisfurtherdemonstrated.

g

:;;;

B

Kewords

coseismicdeformationBeiDoureferencestationreferencestationstabiliteiDou

y

y

roundGbasedaumentationsstem

ggy

基准站

.

其具体分布如图

所示

.

0 

引言

北斗地基增强系统作为国家卫星导航高精度服

务基础设施

,

是北斗卫星导航系统的重要组成部分

,

是高效实现现代经济社会发展和位置服务的重要项

.

作为北斗地基增强系统广域服务的数据基础

,

北斗地基增强系统框架网基准站的正常稳定运行对

北斗地基增强系统充分发挥自身作用和提供优质服

务具有重要意义

.

由于北斗地基增强系统框架网基

准站在全国区域内分布较广

,

尤其在地震多发区域

很容易受到地震影响

,

已经有学者利用北斗观测数

据分析了北斗系统在地壳变形运动中的监测能力

,

但对于北斗地基增强系统受地震影响的研究尚未展

[

]

.

2019

月四川省宜宾市发生了

.

在宜宾市周围分布有多个北斗地基增强系

17

,

级地震

6.0

统框架网基准站

,

本文拟通过收集这些基准站的观

测数据

,

计算基准站间基线的长度变化

,

来研究此次

地震对周边北斗地基增强系统框架网基准站与框架

网区域整体稳定性的影响

.

 

研究背景

目前北斗地基增强系统已经开始向外提供数据

分析

差分产品

观测服务等多项产品与服务

,

而这些

产品与服务的指标性能在很大程度上依赖于框架网

基准站的稳定

,

所以北斗地基增强系统的基准站坐标

稳定性是一个非常重要的指标

.

有学者基于国际

GS

站与

,

其中江在森等

GPS

观测资料研究了地震对

[

IGS

站的影响

情况

]

数据同时对汶川地震和川北地震带的震前孕育与同

张楠等

[

]

基于地震台网

GPS

震影响进行了研究

.

顾国华

[

]

利用

尝试利用

IGS

跟踪站数据建立地震监测系统

7.3

级地震的地壳运动

IGS

跟踪站数据

研究了日本九州

;

单新建等

[

]

.

但由

于北斗地基增强系统刚刚建成并投入使用

,

尚未有系

统性的针对其基准站稳定性的研究

.

,

位于青藏高原东缘

四川盆地南缘的宜宾市长宁

2019

17

县发生了

M

S

6.0

地震

.

该地震震中半径

400km

内分

布了多个北斗地震增强系统框架网基准站

,

包括天全

(

m

60k

)、

黄平

m

)、

(

成都

70k

(

m

10k

)、

水城

m

)、

(

达州

50k

(

m

)

0k

和筠

m

)

彭水

(

80k

(

m

70

)

Fi

g

.1 Distribut

io

 

震中周边基准站分布

nofbasestationsaroundthee

p

icenter

为探讨此次地震对震中周边基准站坐标稳定性

的影响

,

本文采集了上述

观测文件

,

采样间隔为

基准站的坐标时间序列

30s

个基准站

,

得到基准站间基线长度变

.

通过按单日计算每个

2019

月的

化的时间序列

.

通过基准站基线的长度变化来探讨

此次

M

S

6.0

地震对框架网基准站坐标稳定性的

影响

.

此次地震位于川东南地区

,

发生于四川盆地边

缘的长宁背斜构造附近规模不大的次级断层上

,

区域自

2018

12

月以来

级以上地震活跃

.

根据

主震和余震的分布方向推测

,

地震原发断层的走向

大体是从西北到东南

(

).

 

基线选取与数据处理

已经有众多学者利用区域连续参考站网或区域

北斗卫星观测数据研究地震孕育过程和同震变化

,

一般采用的方法是网平差解算单个北斗基准站的坐

标时序序列

[

6G7

]

是利用双差定位

.

,

北斗基准站坐标获取

但由于此次选用的基准站数目不

的常规方法

,

故本文采用静态单点定位技术获取基准站坐标

.

精密单点定位模型简单

,

可以直接获得全球参考框

架下的坐标

,

数据处理效率高

,

而且站点与站点间相

互独立

,

不存在误差累积

[

8G10

]

用静态精密单点定位确定该网基准站的坐标时间序

.

具体步骤是

:

首先采

I

k

,

以单天为单位

,

利用

RTKLIB

软件进行精密单

1475

:

四川宜宾

6.2

卷第

      

贾逸君

,

级地震对北斗地基增强基准站稳定性的短期影响

       

定位的坐标结果计算北斗基准站间的基线

,

以去除

基准站坐标中的大部分共模误差

;

最后通过基线长

度的变化来考量此次宜宾长宁

6.0

级地震对北斗地

基增强系统基准站稳定性的影响

.

考虑到各个基准站与震中的相对位置关系

,

择以下几条基线进行基线长度变化量的计算

:

筠连

筠连

水城

水城

成都

成都

天全

点定位解算

,

解算结果中给出了各基准站的

NEU

;

坐标

(

采用的星历为

I

再用精密单点

GS

精密星历

)

3 

基线单日解数据处理

个基准站

019

30

日的基础观测数据

,

敛单日坐标解

(

即单日静态观测收敛后的坐标平均

,

)

并将基准站坐标做差得到

30

天的基准站间基

长度变化的时序曲线如图

所示

(

日的基

线长度变化数据

.

通过数据处理得到各基准站基线

),

线长度为基准值

,

其中黄平站缺

月日差值为

行精密单点定位后获得基准站坐标

30

天的稳定收

取天全

成都

筠连

水城

达州

彭水

黄平这

(

黄平筠连

彭水

筠连

达州

水城

黄平

).

Fi

g

.2 D

2 

四川长宁

istr

6.0

级地震分布示意图

inSic

i

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b

u

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nP

ono

ro

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c

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nin

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M

S

6.0earth

q

uake

g

 

四川长宁

.3 D

M

istribut

io

.0

级地震周边基线分布示意图

FinofbaselinesaroundChann

S

6.0earth

q

uake

g

in

g

21

22

日数据

,

故有数据缺失

.

由图

可知

,

这几条基线中

,

筠连

黄平基线的

同震变化比较明显

,

约为

变化不是很明显

,

尤其是成都

0.05

m

天全基线

;

其他基

,

线

其同震变

的同震

化小于

黄平这

0.0

条基线的长度在震前变化比较剧烈

2m

.

筠连

黄平

筠连

彭水

,

但在

剧烈变化后存在一定的回弹现象

.

震前

长度变化量存在反复现象

,

单日最大变化量在

天内基线

m

左右

,

但这种震前的剧烈变化与同震基线长度变

0.04

化并无明显的相关性

.

筠连

黄平

筠连

彭水

黄平这

条基线的震前变化会延伸到震后数日

,

且震后数日内的基线长度变化仍然保持着较大

的变化幅度

,

到基线的这种剧

烈变化可能与地震的孕育与发生存在一定关联

22

日后才趋于缓和

.

.

如图成都

筠连

筠连

水城这两条基

线的同震变化较为明显

所示

,

,

这种同震变化的幅度与日

常基线长度的变化幅度有明显区别

,

并且能观察到

明显的回弹现象

.

两条基线的同震长度变化均为

0.08m

左右

,

但方向相反

:

成都

筠连基线的变化呈

现为压缩

,

筠连

水城基线的变化呈现为拉伸

.

两条基线的长度变化在震后一天内就很快恢复到日

常水平

,

可见地震对这两个基准站坐标稳定性的影

响是瞬时性的

,

但影响幅度较大

.

水城基线

所示为同震变化较明显的成都

筠连和筠

.

这两条基线与断裂带的方位夹角基

本上一致

,

而同震变化不明显的成都

天全

筠连

达州基线与断裂带的方位夹角也基本上一致

(

和地震原发断层的相对位置具有较强的关联

).

可见地震对基准站坐标稳定性的影响与基准站

,

且这

种影响的表现形式也与两者间的相对位置有较强的

关联

.

在四川宜宾

夹角方位上的基准站坐标受同震影响较大

6.0

级地震中

,

与断裂带走向约

线长度变化最

5°

,

其基

大为

0.08m

,

而与断裂带走向成

90°

夹角方位上的基准站坐标受同震影响较小

(

小于

.

其他方位上的基准站根据位置不同受同

0.02m

)

震影响各不相同

,

但其基线长度会在震前

天至震

1476

 

 

 

 

 

                 2                     020

天内发生反复的剧烈变化

,

震前变化应该与地

该是基准站坐标在震后回弹的表现

.

震发生前剧烈的块体活动有关

,

震后的剧烈变化应

Fi.4 TimeGseriescurvesoflenthvariationofbaselines

gg

4 

各基准站基线长度变化时序曲线

  

从地震对北斗地基增强系统框架网基准站稳定

性影响的角度看

,

此次地震对成都

筠连

水城这三

个基准站的影响较大

,

主要表现为在北偏西方向上

的同震位移

,

但这三个基准站间的基线在震后较短

时间内均能恢复成较为平缓的波动

,

说明北偏西方

向上的同震影响幅度较大

,

但持续时间较短

.

在北

偏东方向上

,

几条基线的长度变化都不是很明显

,

该是几个基准站坐标的整体偏移

.

说明这次地震对

基准站坐标稳定性的影响主要是西北方向上的坐标

偏移

,

且基线长度能较快恢复

,

对基准站稳定性不存

在长期影响

.

综合来看

,

此次宜宾周边北斗地基增

强框架网基准站受地震影响主要是暂时性的

,

并不

存在长期的明显的坐标稳定性偏移

,

但基准站在地

震前后数日内还是有明显波动

.

这种地震造成的明

显波动完全可以从日常的波动中发现并剔除

,

在用

北斗地基增强框架网基准站数据进行长时间的地球

动力学研究或对框架网基准站进行日常稳定性监测

时都应该考虑对这种地震造成的短时间波动进行甄

.

北斗地基增强系统相当多的服务与产品都依赖

1477

:

四川宜宾

6.2

卷第

      

贾逸君

,

级地震对北斗地基增强基准站稳定性的短期影响

       

]

11G12

,

系统基准站坐标的稳定性

[

如卫星数据质量分

卫星情况监测

精密差分产品等

,

而基准站坐标

稳定性在很大程度上影响着北斗地基增强系统的服

务性能

.

因此在地基增强框架网前期工作的基础

,

建立框架网基准站稳定性监测系统是十分必要

,

对于北斗地基增强系统持续稳定提供高精度产

品与高性能服务也有十分重大的意义

.

,

Fi.5 LenthvariationofChendu-JunlianJunlian-Shuichenaselines

gggg

b

5 

成都

筠连

筠连

水城基线长度变化量

造成的同震变化都伴有明显的回弹现象

,

这可能与

地震的弹性回跳有关

.

其他基线尤其是跟震源断裂

,

如成都

天全

,

说明地震对北斗基准站坐标的影

响跟基准站与震源断裂带的相对方位有一定联系

.

带夹角

90°

较接近的几条基线的同震变化较不明

6 

成都

筠连

筠连

水城基线与断裂带的

方位关系

,

Fi.6 OrientationrelationshietweenChendu-Junlian

gp

b

g

Junlian-Shuichenaselineandfaultzone

g

b

4 

结论及讨论

在上述几条基线中

,

成都

筠连

筠连

水城两

条基线的同震变化较为明显

,

且形变量一正一负

,

虑到成都

筠连

水城三者连线基本上是一条直线

,

且宜宾也在这条直线上

,

说明此次地震造成的块体

位移大致是沿着这条线向西北方向挤压

.

同时地震

7 

成都

天全

筠连

达州基线与断裂带的

方位关系

,

Fi.7 OrientationrelationshietweenChendu-Tianuan

gp

b

gq

Junlian-Dazhoubaselineandfaultzone

北斗地基增强网北斗基准站分布较稀疏

,

彼此

之间的距离较长

,

用基准站观测资料研究块体或大

地的细部运动比较困难

,

但用来研究大尺度的空间

位置变化是可行的

.

在地震发生前

,

周围基准站坐

标在短时间内都发生了反复变化

,

这种变化应该跟

地震的震前孕育过程有关

,

有待进一步研究

.

地震

对北斗地基增强框架网基准站的影响是短时间且可

恢复的

,

在利用北斗地基增强数据进行长时间的地

球动力学研究或对整体框架网稳定性进行分析时应

当对这种地震造成的短时影响进行滤波处理并

剔除

.

1478

 

 

 

 

 

                 2                     020

():

2017

,

37328G37.

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,,,

QIANJinHANZhiunLINXuefenetal.AlicationofGPSin

ygpp

[]

震级较大的地震对周边基准站的稳定性存在较

明显影响

,

尤其是对北斗地基增强系统这类架构尺

度大

分布站点遍布全国

,

但又提供重要服务的参考

站系统而言

,

地震的影响更不可忽略

.

应当在北斗

地基增强系统前期数据分析系统的基础上进一步建

立框架网基准站稳定性监测系统

,

这对北斗地基增

强系统的整体稳定性及其提供服务的精确性都有重

大意义

.

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本文标签: 基准地震变化增强