第一章 地形变测量基础

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1、淘顺宝www.taoshunbao.com第一章   地形变测量基础1.1  地形变测量的任务  1.1.1        现代大地测量学的革命性进展 “地形变大地测量学”简称“形变大地测量学”或“地形变测量”。它是“大地测量学”应用于防震减灾实践过程中，逐步形成的一门前沿性的新兴子学科。为从根本上认识“地形变测量”，有必要先概述“大地测量学”在当代的革命性进展。大地测量学是一门历史悠久的地球科学的基础学科。从20世纪下半叶开始，由于空间、传感、数字等高新技术的快速发展，大地测量学适时集成应用了当代最先进的科技成果，特别是人造卫星成果，如全球定位系统（GPS，GLONASS、CNS

2、S）、合成孔径雷达干涉测量（InSAR）、甚长基线干涉测量（VLBI）、人卫激光测距（SLR）、卫星测高（SRA）和卫星重力测量（CHAMP、GRACE、GOCE）…等；同时在地面测量方面也取得了突出的进步，如采样间隔达到分钟的高精度数字化定点形变仪器与台网（应变、倾斜）、高精度数字化重力仪器与台网、多色激光测距仪、数字化水准仪、断层形变自记仪、绝对重力仪、超导重力仪的应用…等；在测量数据处理和模型理论方面，也获得同步的快速发展，如由参数模型和非参数模型发展到半参数模型、由线性模型发展到非线性模型、由几何模型发展到对地球内部的物理反演模型…等。从而使学科产生了革命性的变革，获得了空

3、前的越来越强大的能力，使“经典大地测量学”迈入了“现代大地测量学”的新阶段。不仅原有的“几何大地测量学”、“物理大地测量学”（重力）的面貌焕然一新，又诞生了“空间大地测量学”、“动力大地测量学”、“形变大地测量学（地震大地测量学）”等新学科。国际科学界公认：现代大地测量学是当今最具革命性的最有活力的和发展最快的学科之一，已成为解决地球科学基本问题必不可缺的学科；并认为地震科学和地震预报的三大支柱学科是地质学、地球物理学和大地测量学，前者侧重地学背景、中者侧重破裂与物理机理、后者侧重运动与变形的全时空过程；它们均具有不可取代性。近年中国地震局也同意这种看法，提出了地震科学和地震预报的

4、支柱学科结构，即所谓的“3十x”或“4十x”（考虑抗震再加入一门工程力学）。1.1.2        地形变大地测量学科的形成及其科学定位1.1.2.1      地形变大地测量学（Crustal DeformationGeodesy）的形成地球表层是人类的生活之乡，但它总是在变化着。地震、火山、滑坡、岩崩、沉降、海浸、…等自然灾害使我们居住的行星成为不安宁之家。经济越发达，现代化、城市化程度越高，灾害后果往往越严重。鉴于大地测量学是揭示地球表层（岩石圈-地壳）现今运动、变形过程及其动力学最直接、最精确和最有效的科学技术途径。20淘顺宝www.taoshunbao.com世纪中期，

5、世界一些国家如美国、前苏联、日本和我国等大致同时起步，不约而同地将现代大地测量学应用于地震监测、预测和减轻灾害研究。经过近40多年的努力，初步实现了大地测量学与地球物理学和地质学的相互渗透，从而形成了一门服务于防灾减灾的前沿交叉新兴子学科。1962年根据李四光和方俊院士的倡议，在周恩来总理的支持下，首次将大地测量学应用于新丰江水库蓄水变形和诱发地震预测研究；1966年邢台地震后更是大规模地应用于地壳运动与地震预报，在海城、唐山、松潘、龙陵、炉霍、通海、丽江、昆仑山西口、…等一系列大震及强震的监测预报中经受严峻考验，理论结合实际地探索研究，使这门前沿交叉新学科在中国逐渐形成。在我国被

6、称为“地形变大地测量学”，或简称为“形变大地测量学”或“地形变测量”。国际上不同国家、不同学者对其也有类似的不同称呼，如称为“构造形变大地测量学”（美）或“地震大地测量学”（美）或“地球物理大地测量学”（澳）等。“地形变大地测量学”或“地形变测量”己成为推进“现今地壳运动”和“地球动力学”的重要动力，是地震科学和地震预报必不可缺的基石与支柱。1.1.2.2      地形变大地测量学学科的初步定义地形变大地测量学是现代大地测量学与地球物理学、地质学、力学及信息系统科学相结合的当代前沿交叉学科；它集成当代先进的空间大地测量、地面测量及探测技术，精确测定时间尺度由分钟至数十年，空间尺度

7、由定点至全球的现今地壳运动与深部介质物性以及它们的时空动态场（过程）；严谨处理数据，建立运动学和动力学模型并预测未来；直接服务于地震等灾害预测并为地球科学及工程提供地球运动、变形、内部介质物性及其随时间变化的定量基础信息。1.1.2.3      “地形变大地测量学”的科学特色观测研究位移、速度，加速度、应变、滑动、位错、重力、固体潮汐和介质物性（密度、勒夫数）等地球动力学物理量的空间分布及其随时间变化；立足岩石圈表层实施多种空间、地面和深部相结合的精密观测，探测对流