第3章 区域地壳形变监测-1-2014课件

《地壳形变》主页第三章区域地壳形变监测武汉大学许才军区域地壳形变测量1，区域地壳形变测量的空间尺度

上百公里-上千公里

局部地壳形变测量的空间尺度

几百米到几十公里2，区域地壳形变测量的技术

GPS/INSAR/VLBI/SLR/GRAVITY局部地壳形变测量的技术

GPS/INSAR/LEVELING/GRAVITY国家测绘局、总参测绘局和中国地震局等部门在20世纪90年代先后建成了国家高精度GPSA，B级网、全国GPS一、二级网、和全国GPS地壳运动监测网等三个全国性GPS网，共计2600多点。中国高精度的GPS观测网三个较大规模的GPS大地网

框架：ITRF96历元：1997.0精度约为：3*10-8框架：ITRF93历元：1996.365精度约为：10-7一、二级网A、B级网框架：ITRF96历元：1998.680精度优于2mm地壳运动观测网络中国A、B级网1991年国际大地测量协会（IAG）决定在全球范围内建立一个IGS（国际GPS地球动力学服务）观测网，并于1992年6-9月间实施了第一期会战联测，我国借此机会由多家单位合作，在全国范围内组织了一次盛况空前的“中国‘92GPS会战”，目的是在全国范围内确定精确的地心坐标，建立起我国新一代的地心参考框架及其与国家坐标系的转换参数；以优于

量级的相对精度确定站间基线向量，布设成国家高精度卫星大地网的骨架，并奠定地壳运动及地球动力学研究的基础。这也是A级网的来源。B级网顾及了中国经济发展水平的现实状况，以地形困难程度分区，按不同密度布网。顾及原有国家大地网改造升级和国家地心基准、高程基准建设等科学发展需要布设了800多个高精度GPS控制点，其中2/3重合了精密水准点，1/3重合了国家I、II等三角点。以最少的投资实现全国的统一布网、构网。中国GPSA、B级网三个较大规模的GPS大地网框架：ITRF93历元：1996.365精度约为：10-7A、B级网<<边长相对精度水平分量<0.2m高程分量<0.3m水平分量<0.1m高程分量<0.2mITRF93框架下绝对地心坐标精度50km～200km700km平均边长81828测站数B级网A级网技术指标中国GPSA、B级网全国一、二级网由总参布设。一级网由45个点组成，比较均匀地覆盖了我国大陆和南海岛屿，除南海岛屿外，大陆上的点均为国家天文大地网点，同时也是水准点或水准联测点，相邻点距最长1667KM，最短86KM，平均680KM。。第一次平差于1994年完成，在ITRF91框架下进行，1998年对该网重新进行了平差，在ITRF96框架下进行。据统计，平差后基线边长相对精度为

左右。二级网由534个点组成，均匀分布在我国大陆和南海岛屿，所有的点都进行了水准联测，相邻点距平均为164.8KM，野外观测从1992年开始，历时5年。全国GPS一、二级网在ITRF96框架下进行平差，历元是1997.0,据统计，平差后基线边长相对精度为

左右。全国GPS一、二级网三个较大规模的GPS大地网框架：ITRF96历元：1997.0精度约为：3*10-8一、二级网<<边长相对精度水平分量<0.2m高程分量<0.3m水平分量<0.1m高程分量<0.2mITRF96框架165km680km平均边长53445测站数二级网一级网技术指标中国GPS一、二级网具有特色、适合中国国情的布网方案点位密度150-200公里点位密度100公里点位密度50-75公里GPSnetworkofChina三个较大规模的GPS大地网中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络示意图（杨元喜，2009）

全球卫星定位系统(GPS)观测技术为主，辅之已有的甚长基线射电干涉测量(VLBI)和人卫激光测距(SLR)等空间技术，结合精密重力和精密水准测量构成的大范围、高精度、高时空分辨率的地壳运动观测网络。中国地壳运动观测网络是一个综合性、多用途、开放型、数据资源共享、全国统一的观测网络，具有连续动态监测功能。网络从根本上改善了地球表层固、液、气三个圈层的动态监测方式。中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络最初的目的主要是用来监测中国大陆的地壳运动，研究中国大陆的地壳运动规律和运动图像，为预测预报地震研究提供重要的基础和定量的数据依据。

观测网络由基准网、基本网、区域网和数据传输与分析系统四大部分组成。中国地壳运动观测网络300个均匀分布700个地震危险带

1000个站（不定期复测）区域网块体/块体之间运动监测大陆块体运动作用500km1000km平均边长5625（27）测站数基本网基准网技术指标中国地壳运动观测网络2000国家GPS大地网三个全国性GPS网（共计2600多点）实际情况：1）三个GPS网由于布设的需求不同,因此它们的布网原则、观测纲要、实施年代和测量仪器都有所不同;2）三个GPS网在数据处理方面,如所选取的作为平差基准的IGS站、历元、坐标框架和平差方法也不尽相同；3）三个GPS网的成果及其精度,包括同名点的坐标值之间,存在差异。问题：如何充分利用三网观测数据，发挥其整体效益，

更好地服务国家和社会？2000国家GPS大地网示意图2000国家GPS大地网建立2000国家GPS大地网：1）三个GPS网必须统一基准;2）采用先进的数据处理理论和方法,统一进行整体平差；3）建立我国统一的、可靠的、高精度的2000国家GPS大地

网,作为实现我国高精度地心3维坐标系统的一个坐标框架。经过国家测绘局、总参测绘局和中国地震局的共同努力，于2003年建成了2000国家GPS大地控制网（2600多点，精度3cm）。2000国家大地坐标系已经国务院批准于2008年7月1日在全国正式启用。平均三维点位中误差优于25mm

平均平面点位中误差约为5mm平均高程中误差约为20mm2000国家GPS大地网2000国家GPS大地网的缺陷2000国家GPS大地网的密度远不如全国天文大地网,仅为后者的1/20左右.2000国家GPS大地网所提供的低密度的3维地心坐标框架不能完整实现中国的3维地心坐标系.解决办法2000国家GPS大地网+全国天文大地网

进行联合平差,将后者纳入3维地心坐标系,并提高它的全国天文大地网的精度和现势性。使我国的大地坐标框架在密度和分布方面实现我国3维地心大地坐标系的跨越式进步！（5万个点的3维地心坐标）2000国家大地控制网3）2000国家重力基本网1）2000国家GPS大地网2）新全国天文大地网与2000国家GPS大地网联合平差后的全国天文大地网国家重力基准方面,我国在20世纪先后建立了1957国家重力基本网和1985国家重力基本网，后者的精度为,与前者相比提高了一个数量级,并消除了波斯坦重力起始值的系统差。1985国家重力基本网存在3个问题:

①对中国国土的覆盖不完整,网点少,网型结构也不理想;②至20世纪末,该网点毁损严重,竟达40%左右;③精度难以满足当代发展的需要。85重力网85重力网（基准点6、基本点57），以相对重力测量为主，±25×10-8ms-2（微伽）2000国家重力网（基准点21，基本点259），绝对重力测量辅以相对重力测量，±7.4×10-8ms-2（微伽）全国天文大地控制网约50000点2000国家GPS大地控制网2500多点IGS站和永久跟踪站27点3mm3cm3dmCGCS2000的定义

CGCS2000符合IERS（国际地球旋转和参考系服务局）ITRS（国际地球参考系）的下列定义：

原点在包括海洋和大气的整个地球的质量中心；

长度单位为米（SI），这一尺度与地心局部框架的TCG（地心坐标时）时间坐标一致；

定向在1984.0时与国际时间局（BIH）定向一致；

定向随时间的演变由整个地球水平构造运动无整体旋转（no-net-rotation）的条件保证。CGCS2000的定义右手地固直角坐标系，它的原点和轴定义如下：

原点在地球质量中心；

Z轴指向IERS参考极方向；

X轴为IERS参考子午面与通过原点且同z轴正交的赤道面交线；

Y轴与Z、X轴构成右手直角坐标系。

参考椭球的几何中心与坐标系的原点重合，其旋转轴与坐标系的Z轴重合。

正常椭球与参考椭球一致。CGCS2000：参考椭球CGCS2000参考椭球的定义常数:赤道半径：a=6378137m

扁率:f=1:298.257222101地心引力常数：GM=3.986004418×1014m3s-2

旋转速度：ω=7.292115×10-5rads-1CGCS2000的实现

CGCS2000通过2000国家GPS大地控制网的坐标和速度具体实现。

参考历元为2000.0。

2000国家GPS大地控制网是在测绘、地震和科学院等部门布设的4个GPS网联合平差的基础上得到的一个全国规模的GPS大地控制网，共包括2518点。

坐标平均中误差：

σx=0.90cm,σy=1.57cm,σz=1.06cmσB=0.37cm,σL=0.77cm,σh=1.92cm

位置平均中误差：σP=2.13cm中国大陆构造环境监测网络该工程由总参测绘局、中国地震局、中国气象局、国家测绘局、中国科学院、教育部共同完成。中国大陆构造环境监测网简称陆态网络，是以全球定位系统为主的国家级地球科学综合观测网络。它以监测地壳运动、服务地震预测预报为主，同时服务军事测绘保障、大地测量和气象预报，兼顾科研、教育、防灾减灾和经济建设。该网络包括基准网、区域网、数据系统三大部分，已经在2011年建成。基准网