如何利用北斗监测1厘米位移
发布源:中国地震局第一监测中心科技创新部 发布时间:2025-03-21 14:09:20
北京时间2025年1月7日9时5分,西藏日喀则市定日县(北纬28.5度,东经87.45度)发生6.8级地震,震源深度10千米,造成重大人员伤亡。一测中心迅速启动应急服务响应,组织相关人员进行应急监测以及数据处理工作。在应急工作中高精度获取地震引起的地表位移变化,对测定震源参数、烈度范围等信息具有重要意义。
北斗卫星导航系统,是我国自主创新的科技结晶,因其广域高精度的绝对定位能力,在地震监测中也展现出独特的优势,借助北斗能够捕捉到地表位移变化,从而在地震发生的第一时间判断震源位置、震级大小以及可能造成的破坏范围,为应急响应提供科学依据。目前陆态网络大多数监测站已成功兼容北斗卫星导航系统。
但是,在实际监测过程中,由于震源与陆态网络监测站之间可能存在上百公里的距离,导致监测站感知的地震信号常常呈现出微弱甚至模糊的特性。尤其是在北斗卫星观测数据被各种信号污染的情况下,地震传递过来的微弱信息可能被淹没在噪声里。在这种情况下,如果不能有效区分地震信号与干扰信号,就会对震级的确定、灾情的评估以及应急响应决策产生严重影响。
以本次西藏定日6.8级地震事件为例,利用陆态网络XZZF监测站的北斗观测数据解算了地表位移(图1),在该监测站北方向的位移序列中,地震信号与北斗观测噪声,例如多路径效应,耦合在一起,不能提取出可靠的地表位移,削弱了该监测站在地震监测中的作用。针对这一问题,科技创新部相关人员利用武汉大学高精度北斗/GNSS开源软件(PRIDE PPP-AR),解算了XZZF监测站的同震位移,成功提取了淹没在噪声中的微弱地震信号(图2),XZZF站同震位移时间序列RMS相比图1有了明显改进,能够清晰显示出地震造成的永久性错动。PRIDE PPP-AR软件考虑了测站周围的环境干扰,创新性的建立了共频半天球模型,从而消除了多路径误差等测站环境干扰信号的影响,提高了地震信号的信噪比,将地震形变观测精度提升了20%,可靠性显著提高。
利用PRIDE PPP-AR软件对西藏定日6.8级地震地表微弱位移信号的成功提取,验证了该软件的高精度和可靠性,也证明了北斗用于弱地震信号监测的能力。未来,随着技术的不断完善和推广,北斗系统必将在更多地区和场景下得到应用,为我国的防灾减灾事业注入新的活力。
(供稿:李雪川|审核:占伟|编辑:徐佳垚)
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