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1、利用国家GPS A级网资料对中国大陆现今水平形变场的初步分析*党亚民陈俊勇刘经南晁定波张燕平(国家测绘局，北京，100830)THE PRELIMINARY RESULTS OF THE PRESENT-DAY HORIZONTALDEFOEMATION FIELD IN CHINA BY USING NATIONAL A-ORDER GPS NETWORKDang Yamin, Chen Junyong, Liu Jingnan, Chao Dingbo, Zhang Yanping(National Bureau of Surveying & Mapping, Beijing, 10083
2、0)AbstractThe preliminary local horizontal crustal motion was estimated by using the Chinese A-order GPS network which has been observed respectively in 1992 and 1996 based on ITRF frame. For comparison with hnown geological crustal deformation models, the priori model based method was employed to a
3、nalyze the local horizontal deformation by using the above two epochs of GPS measurements. The result shows that the present-day crustal motion in China using GPS measurements is roughly consistant with the result from geologic measurements.KeywordsDeformation analysis, Crustal motion, A-order GPS n
4、etwork, Priori model, Inversion测绘信息网摘要本文首先在ITRF框架下利用中国国家GPS A级网的两期观测资料初步分析了中国大陆部分的局部水平形变。为了更好地和已有的地质和地球物理地壳运动模型进行比较，本文提出了一种基于先验模型的形变分析方法，得到了较为满意的结果。关键词形变分析地壳运动GPS A级网先验模型反演分类号P228 测绘信息网国家首期GPS A 级网的观测于1992年7月25日至8月5日进行，这次观测又称为Epoch92中国GPS会战，由国家测绘局、中国资源卫星应用中心、国家地震局、中国石油天然气总公司等单位共同完成1。数据处理分别使用了麻省理工学院研
5、制的GAMIT软件和GLOBK软件以及由武汉测绘科技大学的GPSADJ软件12。数据处理中采用了SIO精密星历；为了把会战结果更好地纳入到ITRF参考框架中，选择了10个全球IGS站加权约束以提供地心坐标参考基准。首期GPS A级网站坐标的历元为1992.58，参考框架为ITRF91。测绘信息网国家GPS A级网复测的观测于1996年5月8日至5月17日进行。复测数据处理的方案和首期GPS A级网数据处理基本类似，仍利用了GAMIT、GLOBK和GPSADJ软件对观测数据进行处理，选择了14个全球IGS站加权约束作为地心坐标参考基准。A级网复测站坐标的历元为1996.365，参考框架为ITRF
6、93。测绘信息网1基于ITRF框架的GPS A级网形变分析如上所述，用于GPS A级网数据处理的ITRF是一种动态参考框架，即相应于不同历元的数据处理结果分别在略有差异的参考框架中。要利用两期GPS A级网数据处理结果进行形变分析的研究，首先要将其化算至同一参考框架内。理论上讲，ITRF91所提供的转换参数的历元为1988.0，要进行坐标转换，首先需利用ITRF91所提供的速度改正将在ITRF91中的首期A级网坐标(EPOCH92)归算至历元1988.0，再通过IERS所提供的坐标转换参数将首期A级网坐标转至ITRF93坐标框架中。这样两期A级网坐标值便处在同一坐标框架ITRF93框架中。由于
7、在GPS A级网进行坐标转换计算前的速度场改正实际只能由全球板块运动模型近似地获得。因此，在形变分析数据处理的具体计算中只需对基于ITRF91的首期A级网整体平差结果做两项改正，即ITRF框架差异改正和全球板块运动模型(NNR-NUVEL1A)的改正，再与A级网复测的数据处理结果进行比较，从而获得中国区域的局部形变结果，经过适当的转换归算即可得到形变量在经、纬度方向的年变化率，计算结果见表1。表中2，3列分别表示A级网点的纬度和经度的概略值，4，5列分别表示A级网点在纬度和经度方向的年变化率(局部形变)，6列和7列则分别表示速度矢量的大小和方向(从北方向顺时针旋转)。表1基于ITRF框架的GP
8、S A级网点水平形变的初步结果Tab.1The preliminary results of local horizontal velocity vectors in ITRF frame点名B/()L/()dB/cma-1dL/cma-1ds/cma-1alf/()字符名和田37.1279.933.5362.6444.41536.795AD04安西40.5195.801.4482.4482.84459.393AS24且末38.1385.542.8183.0204.13146.982AS33库尔勒41.7186.172.7002.8593.93346.639AT08喀什39.5275.923.
9、6952.9654.73838.741AV01北京39.61115.890.4382.5022.54080.067BJ2A包头40.66110.030.3832.2102.24380.150BTS2长春43.79125.440.0442.5512.55289.007CHCH成都30.55104.300.6462.8332.90677.154DS26哈尔滨45.70126.620.0251.9851.98689.277FG01贵阳26.72106.690.9432.4512.62668.955GUIY广州23.17113.341.1242.1022.38461.863GZ21南京32.07118
10、.830.4332.5632.60080.414HT15西安34.54108.920.8503.1063.22074.686HV1T三亚18.32109.501.3612.0562.46656.494IJ14昆明25.03102.790.5172.6622.71279.002KUN1拉萨29.6691.103.4424.5135.67652.664LASA满洲里49.43117.770.0262.5182.51889.389MZL1威海37.38122.160.2462.3602.37384.035WEIH武汉30.53114.360.4692.9092.94780.840WUHA厦门24.5
11、9118.210.9022.2722.44568.341XIAM西宁36.66101.651.6083.4053.76564.722XN03表1的结果从理论上讲，除了由于我们利用全球板块运动模型(NNR-NUVEL1A)改正代替ITRF的速度场改正所引起的微小差别外，其结果应该是严格意义下各GPS A级网点的局部形变量。和我国已有的根据地质调查资料得到的我国局部水平运动矢量4比较发现，两者间存在有明显的系统偏差。如上所述，对A级网全网平差采用的是松弛基准的方法，即两期A级网的ITRF框架和全球ITRF框架还是略有差别的，所以两期A级网数据通过全球ITRF转换参数进行坐标转换，两者间可能会有系统
12、误差，由于ITRF框架的系统偏差便会对基于ITRF的形变分析带来系统性的影响。另外，虽然两期GPS A级网都是在ITRF框架下进行数据处理，但在全球站的选择、卫星星历的选择等方面都不尽一致，这样也会对形变分析产生系统性的影响。因此，消除这种系统性偏差便成了利用GPS A级网进行形变分析的关键5。应当指出，如果在GPS监测网数据处理中能结合实际情况采取某些措施，这种系统性影响可以在一定程度上得到削弱，但也可能由于采取这种措施而使网的几何结构发生小的畸变，因此对GPS监测网，其前期的数据处理的方法和技术对后来的形变分析有着十分关键的作用。测绘信息网2基于先验模型的形变分析方法2.1基于先验模型的G
13、PS监测网形变分析基于先验模型的形变分析本质上是一种基于反演理论的形变分析方法，其基本思想为：以我国地质、地球物理研究得到的中国区域的形变模型为先验模型4，以两期或多期GPS数据处理结果为反演的观测数据，将GPS监测网各点的形变量和影响GPS监测网形变分析的系统影响参数作为反演参数，建立下列目标函数 测绘信息网(1)式中m为参数向量，包括GPS监测网各点的形变量和系统影响参数，G为系数矩阵，I为两期或多期GPS监测网坐标差观测量，Cm=h为根据地质、地球物理资料所确定的约束条件。根据式(1)，便可以建立下列拉格朗日方程测绘信息网(WI-WGm)T（WI-WGm）+(Cm-h)TT（Cm-h）(
14、2)式中，W为观测值权阵，为拉格朗日乘子对角阵，被用于强制使某些反演参数和先验信息能更好地拟合67，由于式(1)是一个线性方程，故这是一个线性反演问题，其解为m=(GTPG+CTBC)-1（GTPl+CTBh）(3)式中，PWTW，BT。2.2GPS A级网形变分析结果我国已有的活动板块、亚板块与块体的运动矢量是根据第四纪以来活断裂资料及其它地质资料得到的，这些“板内块体运动速率的估值是非常粗糙的”4，并且这些运动矢量都是块体的运动矢量，但它仍然给出了我国板内运动状态的一个总体轮廓。在形变分析中，这个板内运动状态的“总体轮廓”正好可为我们进行形变分析提供一个相对的参考基准。测绘信息网由于利用高
15、精度的GPS测量可以获得非常高的相对定位精度，此外，GPS 级网是我国现今大地测量控制网的基本框架，在对其进行数据处理过程中首先要考虑的是A级网在中国区域具有较好的几何结构并保证经过数据处理后全网有较高的精度，因此，在结合先验地质运动模型利用A级网资料进行形变分析中的一个关键问题就是要保证A级网的几何结构即点的相对位置不会由于先验地质模型的引入而发生改变，即保证形变分析中GPS资料的主导地位，而先验地质模型的作用只是建立一个形变分析的“相对”基准，这样得到的形变分析结果才和我国已有的根据地质、地球物理资料获得的地壳运动模型具有可比性。因此，在实际计算中，先验地质模型点位的选择就非常关键，由我国
16、板内块体的运动矢量4可以看出我国东部的块体运动矢量大约为15 mm/a,属板内运动较为稳定的区域，我们据此选择了长春、武汉、包头、北京、满洲里、威海等8个A级网点建立一组约束条件。除此之外，还选择了在GPS A 级网数据处理中已知其速度场且离中国相对较近的全球站数据建立了一组类似的约束条件。这样便可利用上述基于先验模型的形变分析方法进行解算，分别求得系统影响参数和A级网形变量。系统影响参数的解算结果见表2，相应的GPS A级网形变量的解算结果分别见表3及图1。表2中的T1、T2、T3为平移参数，D为尺度因子，R1、R2、R3为旋转参数，表3中的形变量为经过转换计算后的A级网各点在经、纬度方向的
17、年变化率，表中各列数据的表示同表1。需要说明的是，由于安西、西宁和成都在首期GPS A级网单天解数据处理中被单独处理，因此没有画出其误差椭圆。此外，从图1我们也可以看出，由于中国东部地区的形变量很小，因而其信噪比较小，这样从带有误差的观测值中提取信号的可靠性便会大大降低，这也是哈尔滨和威海两点的方向和其周围点不能保持一致的一个很重要的原因。测绘信息网表2参考框架的系统影响参数Tab.2The Systematic Parameters of Reference FrameT1/cmT2/cmT3/cmD/10-8R1/10-8R2/10-8R3/10-8历元-2.6-0.26.2-0.310.
18、05-1.280.7596.365 表3基于先验模型的GPS A级网点水平形变分析结果Tab.3The local horizontal velocity vectors based on the Inversion method in China点名B/()L/()dB/cma-1dL/cma-1ds/cma-1alf/()字符名和田37.1279.932.050.370.310.512.070.638.630AD04安西40.5195.800.100.571.141.151.151.2984.837AS24且末38.1385.541.510.620.890.371.750.7230.459
19、AS33库尔勒41.7186.171.690.280.410.331.740.4413.670AT08喀什39.5275.922.310.280.370.332.330.439.004AV01北京39.61115.890.230.270.340.360.410.4556.242BJ2A包头40.66110.03-0.090.230.080.300.120.37136.787BTS2长春43.79125.440.270.260.600.340.660.4265.621CHCH成都30.55104.30-0.450.750.891.151.001.37116.699DS26哈尔滨45.70126.
20、620.490.26-0.200.360.520.44337.951FG01贵阳26.72106.69-0.350.450.670.520.750.69117.421GUIY广州23.17113.340.100.260.190.350.220.4363.093GZ21南京32.07118.830.010.260.400.350.400.4488.617HT15西安34.54108.920.100.230.980.300.980.3884.194HV1T三亚18.32109.50-0.230.260.510.380.560.46114.460IJ14昆明25.03102.79-0.910.320
21、.850.321.240.45136.992KUN1拉萨29.6691.101.870.222.490.263.110.3453.077LASA满洲里49.43117.770.380.250.260.350.460.4333.808MZL1威海37.38122.160.260.250.040.320.260.418.163WEIH武汉30.53114.36-0.240.220.820.280.850.36106.639WUHA厦门24.59118.21-0.020.350.140.490.140.6097.929XIAM西宁36.66101.650.560.711.371.181.481.38
22、67.719XU03图1GPS A级网水平运动矢量Fig.1The local horizontal velocity vectors of Chinese A-Order GPS network由表3和图1可以看出，基于先验模型得到的GPS A级网形变分析结果是较为合理的，其形变分析结果和我国地学家利用地质和地球物理资料得到的中国区域的地壳水平运动模型4是基本一致的，这一方面说明了中国区域构造运动的连续性，同时也说明了基于先验模型的GPS监测网形变分析方法的有效性。总之，基于先验模型的形变分析即利用地质运动模型建立一种形变分析的基准，而形变量大小的确定则依赖于GPS的测量结果。由此可以看出上
23、面形变分析中的基准和我国已有的根据地质和地球物理资料得到的地壳运动模型的基准非常接近，即图1表示的水平运动矢量可近似地认为是相对于稳定的西伯利亚块体的局部水平运动矢量。3讨论和初步结论测绘信息网利用GPS形变监测网进行地形变分析研究时，一个较为普遍而又关键的问题便是监测网的基准问题。对于小区域的GPS形变监测网，一种简单的方法是将监测网布设成局部网，并在监测网中固定一个或若干个点作为监测网的基准5，8，由于一般情况下监测网的观测周期都较长，因而这种方法虽然是解决小区域形变监测基准的一种有效途径，但却不能完全解决基准问题3。对于大区域的GPS地形变监测网，如国家GPS A级网的形变分析，由于其数
24、据处理是在ITRF框架下进行的，因此人们自然会想到基于ITRF框架进行形变分析，本文首先讨论了利用这种方法进行形变分析，但其结果却并不令人满意，究其原因，一是中国国家GPS A级网本身是我国现今大地测量控制网的基本框架，在对其进行数据处理过程中首先要考虑的是 A级网在中国区域具有较好的几何结构并保证经过数据处理后全网有较高的精度，而数据处理中选用的IGS站客观上都离中国的GPS站较远，彼此在GPS卫星同轨同弧取得处理方面不太理想，因此在数据处理中采用了全球站加权约束以提供地心坐标参考基准，这样虽然使位于中国境内的GPS站的观测结果处于主导地位，能得到较好的精度和协同性，但同时也使A级网坐标相对
25、于ITRF框架有一定晃动(在权约束范围内)。另一方面，GPS-A级网的两期观测时间跨度为四年，因此数据处理是在不同的ITRF框架下进行的，要对两期数据进行比较即首先需要将两期数据归于同一历元和同一坐标框架下，这样难免会有一些系统性偏差无法得到有效的消除。测绘信息网基于先验模型的形变分析方法实质上就是以已有的由地质、地球物理资料得到的地壳运动模型作为先验模型来削弱或消除由于坐标框架的不一致而产生的系统性偏差。很显然，先验地壳运动模型此时便具备了某种“基准”的含义，因此，这种方法的一个优点便是其形变分析结果可以和已有的地壳运动模型进行比较。同时，这种分析方法也不是简单地认可先验模型而只对先验模型利
26、用GPS测量结果作微小的调整。当然，在先验模型可靠性和精度都很高的情况下，对先验模型增加权比甚至在特殊情况下固定模型参数也是可行的。在本文的研究中，主要是利用先验模型消除参考框架不一致引起的系统偏差，同时在分析中又要确保由GPS观测所得到的具有很高相对定位精度的监测网点的相对几何位置不会发生畸变。因此，这种方法实际上可看作是利用现今大地测量资料对已有的地壳运动模型做进一步的改进。由图1和表3的分析结果可以看出，基于先验模型的中国区域的水平形变分析结果很好地解释了中国大陆在印度板块、菲律宾板块以及西太平板块共同作用下的水平运动特征，其中以印度板块对中国大陆地壳水平运动的作用最为强烈。其结果和根据
27、地质、地球物理资料所得到的地壳运动模型的“总体轮廓”是基本一致的，即塔里木块体的北向运动，以拉萨、西宁、北京和长春为轴线的东北向运动以及成都、昆明、贵阳等点的东南向运动。通过对表3数值分析也可以发现，两者在数值上还是略有差异的，以塔里木块体(信噪比较高)为例，以地质、地球物理资料得到的运动量为14 mm/a，而利用A级网资料得到的运动量的平均值大约为20 mm/a，虽然我们选取的四个点中的和田和喀什两点位于塔里木块体的边缘，但即使是其中运动量最小的库尔勒点，其运动量也达到了17.4 mm/a。当然，有些点的结果则符合的较好，如拉萨站，其31 mm/a的运动量和根据古地磁得到的结果完全一致4。应
28、该说，两者数值结果的差异一方面是由于观测资料的精度所致，另一方面也是由于根据A级网资料得到的中国大陆的运动矢量是根据现今的大地测量资料得到的，它更多地反映了中国大陆地壳运动现时的运动趋势，而由地质、地球物理资料得到的运动量反映的则是数百万年以来的板块平均运动趋势。本文的研究是在GPS A级网数据处理的基础上进行的，在GPS A级网资料的处理中，李毓麟研究员、葛茂荣博士对数据处理的方案及实施作了大量的工作，张江齐高级工程师、施闯博士生、张鹏等同志在具体的数据处理中付出了艰辛的劳动，作者在此表示衷心感谢。*收稿日期：1998-03-18，截稿日期：1998-06-03。党亚民，男，33岁，助理研究
29、员，博士生。测绘科技发展基金资助项目(编号：96004)。4参考文献1李毓麟，刘经南，葛茂荣，陈俊勇.中国国家A级GPS网的数据处理和精度评估.测绘学报，1996，25(2)2刘经南，葛茂荣.92中国GPS会战(A级网)数据处理分析.武汉测绘科技大学学报，1995，20(1)：40453党亚民，李毓麟，King,R.川滇GPS地壳形变监测网的观测与数据处理.地壳形变与地震，1996(4)4丁国瑜主编，中国岩石圈动力学概论.北京：地震出版社，19915Dang Yamin, Chen Junyong, Liu Jingnan, Zhang Yanping, Chao Dingbo. Geodet
30、ic Measurement of Present-day Crustal Motion in China. In: IUGG IAG International Symposium on Current Crustal Movement & Hazard Reduction in East Asia & South-east Asia, Wuhan, China, 19976Jackson DD. The Use of a Priori Data to Resolve Non-uniqueness in Linear Inversion Geophys. J. R. Astr. Soc.,
31、1979,57:1371577Meju M A. Biased Estimation: A Simple Framework for Inversion and Uncertainty Analysis with Prior Information. The Use of a Priori Data to Resolve Non-uniqueness in Linear Inversion, Geophys. J. Int., 1994,119:5215288King R W, et al. Geodetic measurement of crustal motion in southwest
32、 China. Geology, 1997,25(2):179182 测绘信息网我的大学爱情观1、什么是大学爱情：大学是一个相对宽松，时间自由，自己支配的环境，也正因为这样，培植爱情之花最肥沃的土地。大学生恋爱一直是大学校园的热门话题，恋爱和学业也就自然成为了大学生在校期间面对的两个主要问题。恋爱关系处理得好、正确，健康，可以成为学习和事业的催化剂，使人学习努力、成绩上升；恋爱关系处理的不当，不健康，可能分散精力、浪费时间、情绪波动、成绩下降。因此，大学生的恋爱观必须树立在健康之上，并且树立正确的恋爱观是十分有必要的。因此我从下面几方面谈谈自己的对大学爱情观。2、什么是健康的爱情：1) 尊重对
33、方，不显示对爱情的占有欲，不把爱情放第一位，不痴情过分；2) 理解对方，互相关心，互相支持，互相鼓励，并以对方的幸福为自己的满足; 3) 是彼此独立的前提下结合；3、什么是不健康的爱情：1)盲目的约会，忽视了学业;2)过于痴情，一味地要求对方表露爱的情怀，这种爱情常有病态的夸张;3)缺乏体贴怜爱之心，只表现自己强烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大学生处理两人的在爱情观需要三思：1. 不影响学习：大学恋爱可以说是一种必要的经历，学习是大学的基本和主要任务，这两者之间有错综复杂的关系，有的学生因为爱情，过分的忽视了学习，把感情放在第一位；学习的时候就认真的去学，不要去想爱情中的事，谈恋爱的时
34、候用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。2. 有足够的精力：大学生活，说忙也会很忙，但说轻松也是相对会轻松的！大学生恋爱必须合理安排自身的精力，忙于学习的同时不能因为感情的事情分心，不能在学习期间，放弃学习而去谈感情，把握合理的精力，分配好学习和感情。3、 有合理的时间；大学时间可以分为学习和生活时间，合理把握好学习时间和生活时间的“度”很重要；学习的时候，不能分配学习时间去安排两人的在一起的事情，应该以学习为第一；生活时间，两人可以相互谈谈恋爱，用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。5、大学生对爱情需要认识与理解，主要涉及到以下几个方面：（一） 明确学生的主要任务“放弃时
35、间的人，时间也会放弃他。”大学时代是吸纳知识、增长才干的时期。作为当代大学生，要认识到现在的任务是学习学习做人、学习知识、学习为人民服务的本领。在校大学生要集中精力，投入到学习和社会实践中，而不是因把过多的精力、时间用于谈情说爱浪费宝贵的青春年华。因此，明确自己的目标，规划自己的学习道路，合理分配好学习和恋爱的地位。（二） 树林正确的恋爱观提倡志同道合、有默契、相互喜欢的爱情：在恋人的选择上最重要的条件应该是志同道合，思想品德、事业理想和生活情趣等大体一致。摆正爱情与学习、事业的关系：大学生应该把学习、事业放在首位，摆正爱情与学习、事业的关系，不能把宝贵的大学时间，锻炼自身的时间都用于谈情说有
36、爱而放松了学习。 相互理解、相互信任，是一份责任和奉献。爱情是奉献而不时索取，是拥有而不是占有。身边的人与事时刻为我们敲响警钟，不再让悲剧重演。生命只有一次，不会重来，大学生一定要树立正确的爱情观。（三） 发展健康的恋爱行为 在当今大学校园，情侣成双入对已司空见惯。抑制大学生恋爱是不实际的，大学生一定要发展健康的恋爱行为。与恋人多谈谈学习与工作，把恋爱行为限制在社会规范内，不致越轨，要使爱情沿着健康的道路发展。正如马克思所说：“在我看来，真正的爱情是表现在恋人对他的偶像采取含蓄、谦恭甚至羞涩的态度，而绝不是表现在随意流露热情和过早的亲昵。”（四） 爱情不是一件跟风的事儿。很多大学生的爱情实际上
37、是跟风的结果，是看到别人有了爱情，看到别人幸福的样子（注意，只是看上去很美），产生了羊群心理，也就花了大把的时间和精力去寻找爱情（五） 距离才是保持爱情之花常开不败的法宝。爱情到底需要花多少时间，这是一个很大的问题。有的大学生爱情失败，不是因为男女双方在一起的时间太少，而是因为他们在一起的时间太多。相反，很多大学生恋爱成功，不是因为男女双方在一起的时间太少，而是因为他们准确地把握了在一起的时间的多少程度。（六） 爱情不是自我封闭的二人世界。很多人过分的活在两人世界，对身边的同学，身边好友渐渐的失去联系，失去了对话，生活中只有彼此两人；班级活动也不参加，社外活动也不参加，每天除了对方还是对方，这样不利于大学生健康发展，不仅影响学习，影响了自身交际和合作能力。总结：男女之间面对恋爱，首先要摆正好自己的心态，树立自尊、自爱、自强、自重应有的品格，千万不要盲目地追求爱，也不宜过急追求爱，要分清自己的条件是否成熟。要树立正确的恋爱观，明确大学的目的，以学习为第一；规划好大学计划，在不影响学习的条件下，要对恋爱认真，专一，相互鼓励，相互学习，共同进步；认真对待恋爱观，做健康的恋爱；总之，我们大学生要树立正确的恋爱观念，让大学的爱情成为青春记忆里最美的风景，而不是终身的遗憾！
