利用高频GPS数据反演地震要素.pdf

【全球定位系统(GPS)与地震学应用】 利用高频GPS数据反演地震要素是一种现代地震学研究中的先进技术。本文由张环宇、林吉航和陈庭等人撰写，发表于2020年12月的《全球定位系统》杂志上，详细探讨了如何运用GPS数据来精确测定地震的相关参数，包括震中位置、震级和发震时刻。 **高频GPS数据处理** 1. **数据获取**：高频GPS观测数据来源于美国卫星导航系统与地壳形变观测研究大学联合体（UNAVCO），观测频率达到1Hz，即每秒一次，这些数据可以从FTP服务器上下载。 2. **数据解算**：通常有两种方法，即精密单点定位(PPP)和差分相对定位。由于PPP方法无需参考站，适用于地震环境，所以文章选择了PPP方法，使用PRIDE PPP-AR软件进行动态解算，获取测站点的位移时间序列。 3. **数据筛选**：通过分析位移时间序列，排除受地震影响较小的测站，以确保数据的有效性。 **地震要素反演** 1. **S变换与噪声去除**：利用S变换对位移时间序列进行去噪处理，提高数据质量，便于后续分析。 2. **地震波特征提取**：基于去噪后的序列提取地震波的振幅和周期，提出双重3-sigma法则来分别提取体波和面波的到达时间。 3. **地震参数计算**：根据提取的地震波信息，使用网格搜索法或最小二乘法确定震中位置和地震波传播速度，通过经验公式或有限断层反演法估算震级，利用平均法确定发震时刻。 **实证研究与结果** 1. **案例研究**：选取2019年7月4日和7月6日美国加州里奇克莱斯特的地震为例，分别使用8个和21个测站的数据进行反演。 2. **结果对比**：反演得到的震中位置、震级和发震时刻与美国地质勘探局(USGS)发布的数据相比，偏差分别在10km、0.2级和20s以内，显示出高频GPS数据在地震参数反演中的高准确性。 **结论与展望** 高频GPS数据的运用显著提高了地震要素反演的精度和速度，对于地震预警和灾后评估具有重要价值。本文提出的方法可以作为地震学研究和实际操作的参考，未来有望进一步优化，提升地震预测的及时性和准确性。 关键词：高频GPS，S变换，折中阈值滤波，地震波，地震要素反演 本文的研究揭示了高频GPS数据在地震学中的潜力，对于提升地震预警系统的技术水平，以及对地震灾害的快速响应具有重要意义。随着GPS技术的不断发展，这种利用GPS数据反演地震要素的方法将可能变得更加精确和自动化。