基于异质数据融合的地壳垂直运动模型建立

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41774004
项目类别：
面上项目
资助金额：
69.0万
负责人：
郭春喜
依托单位：
自然资源部大地测量数据处理中心
学科分类：
D0401.物理大地测量学
结题年份：
2021
批准年份：
2017
项目状态：
已结题
起止时间：
2018-01-01 至2021-12-31

项目参与者：
聂建亮；王文利；赵大江；田婕；赵红；孔垚；尹慧芳；
关键词：
异质数据融合地壳垂直运动板块运动自适应数据处理

项目摘要

Complicated and abundant information of vertical crustal movement is contained in the data of the national high precision leveling of four periods and CORS stations of the nation and provinces for 20 years. These projects give us high-accuracy leveling data and high spatial and temporal resolution GNSS data which can give us the crustal movement model with good timeliness and strong reliability. The model has important significance for the prevention and mitigation of disaster and the research of geoscience. We perform the stability analysis and selection method to the benchmarks with the ultiperoid leveling data including the latest(first class level network), moreover to study the theory and method of leveling network adaptive dynamic analysis. The leveling network adjustment model is further refined based on the noise of GNSS coordinate series. The heterogeneous data fusion theory of GNSS and leveling is planned. The ways how to model the vertical crustal movement is exploited. On the basis of this theory, activity characteristics and difference of main plates and the borderline between different plates will be further studied.

中国大陆范围的四期精密水准资料和国家与省市的连续运行基准站二十多年观测数据中蕴涵着复杂的、丰富的地壳垂直运动信息。充分发挥多期水准资料的高精度与GNSS的高时空分辨率的优势，建立现势性强的、可靠性高的地壳垂直运动模型对国家减灾防灾、地球科学研究具有重要意义。利用最新一期精密水准网等多期水准数据，研究水准网基准点的稳定性分析及选取方法，研究精密水准网动态自适应数据处理理论与方法；利用连续GNSS坐标序列噪声建模，进一步精化水准网平差的误差模型；研究水准与GNSS异质数据的自适应融合理论方法；研究地壳垂直运动模型建立方法；在此基础上，深入研究大陆内主要板块的现今活动特点、现今构造板块的活动边界以及各构造块体的活动差异。

结项摘要

大地测量是定量研究地壳垂直运动的重要方法之一，其中水准、GNSS是最经典的地壳垂直运动监测手段。充分发挥水准资料的高精度与GNSS的高时空分辨率的优势，可以建立现势性强、可靠性高的地壳垂直运动模型。在单一数据源方面，分析了多期水准网数据中系统误差定位、补偿、抑制的方法，建立了完备的函数模型和随机模型，采用滤波、异常误差补偿法完成多期精密水准网动态处理，提高计算结果的可靠性；分析了GNSS高程序列中温度、大气负荷等影响因素，提高坐标序列的稳定性。在异质数据融合方面，从函数模型和随机模型层面削弱异质数据的系统差，包括函数模型补偿法、异质数据权比调整法；提出了基于过程的异质数据融合方法，包括以GNSS水准重合点的大地高速度与正常高速度相等为限制条件的联合平差法等；提出了基于结果的异质数据融合方法，通过分析控制点与GNSS、水准地面垂直运动格网点距离确定格网点权值，加权平均实现模型融合。在地壳垂直运动模型建立方面，基于基岩稳定点，实现了地表、地壳垂直运动有效剥离；研究了建立地面垂直运动模型的方法，包括反距离加权、Kriging方法、三角网线性插值法、最小曲率等，基于Kriging方法完成中国大陆垂直运动模型建立，分析了中国大陆垂直运动的空间分布特征。在大陆板块运动方面，基于全国一等水准的垂直运动确定中国大陆各活动构造单元，分析了典型区域垂直运动特征；分析了中国大陆地壳垂直运动的梯度变化；研究了Gompertz、Logistic、Weibull地面垂直运动预报模型。.通过项目研究，解决了水准误差控制、异质数据融合方法、垂直运动模型建立及预报的问题，建立了一套集异质数据分析、处理、融合、预报的完整算法，为了服务国家、省市基础工程与重大科研工作提供重要技术支撑和保障。