地殼形變測量與數(shù)據(jù)處理

前言

本書是作者在武漢大學測繪工程專業(yè)本科生及固體地球物理專業(yè)本科生講授的《地殼形變》及《地殼形變課程設計與實習》兩門課程的基礎上編寫的。目前全球面臨如下三大問題：一是地球動力現(xiàn)象引起的地震、海嘯、火山噴發(fā)和異?！瘹夂颍ㄖ饕嵌驙柲嶂Z現(xiàn)象）等自然災害，給人類生命財產(chǎn)帶來巨大損失；二是全球氣候變暖、海平面上升、局部地層沉降和海上溢油公害等是隨著工業(yè)發(fā)展引起的環(huán)境問題；三是由于人口不斷增加和陸地資源日益枯竭，需要開拓生存空間和尋找新的礦產(chǎn)資源。面對上述三大問題，目前地學研究的目標有三：一是減災，二是監(jiān)測環(huán)境，三是尋找新的礦產(chǎn)資源。與這些目標相適應，測繪學科應該尋求更高層次的發(fā)展，特別是大地測量學科。大地測量學科發(fā)展的總趨勢是向地球科學縱深發(fā)展，深入到其他地學學科的交叉領域，其主要任務是監(jiān)測和研究地球動力學現(xiàn)象，研究地球本體的各種物理場，認識與探索地球內(nèi)部的各種物理過程并揭示其規(guī)律，而地殼形變測量的主要任務是監(jiān)測地殼形變和運動，地殼形變測量及其數(shù)據(jù)處理是研究地殼運動及其動力學機制最基礎的工作。以空間大地測量為標志的現(xiàn)代大地測量技術，不論在測量的空間尺度上還是已達到的精度水平方面，已經(jīng)有能力監(jiān)測地球動力學過程產(chǎn)生的運動狀態(tài)和物理場的微變化。連續(xù)GNSS的動態(tài)監(jiān)測范圍從地殼表層，向下擴展到地球內(nèi)部介質特性和破裂，向上擴展到對流層、電離層介質特性探測；InSAR技術使地表形變監(jiān)測進入了一個幾乎是無縫觀測的新階段。在活動斷裂帶上，特別是地震活動帶上，綜合利用定點形變連續(xù)觀測資料、GNSS、水準測量和重力測量的定期復測資料以及InSAR資料，可以深入精細地研究地殼運動和地震地殼形變，探討地震發(fā)生的危險性和估計地震參數(shù)。本書共10章加1附錄，其中第1、2、3、10章由許才軍教授編寫，第4、8、9章由張朝玉副教授編寫，第5章由賈劍鋼老師編寫，第6章由姜衛(wèi)平教授、朱智勤講師、丁開華博士編寫，第7章和附錄由溫揚茂博士編寫。本書的編寫吸取了許多地學工作者的最新研究成果，在此表示感謝。限于水平，書中缺點和疏漏在所難免，敬請讀者指正。

內(nèi)容概要

　　《地殼形變測量與數(shù)據(jù)處理》是作為教科書編寫的，全書共10章，主要介紹地殼形變的概念、地殼形變測量方法、定點形變測量觀測儀器及操作方法、地殼形變測量數(shù)據(jù)的處理方法，重點介紹區(qū)域地殼形變測量、定點形變臺站觀測、GPS數(shù)據(jù)處理軟件、InSAR數(shù)據(jù)處理軟件及定點形變測量數(shù)據(jù)處理軟件的使用方法，以及地殼應變計算與應變分析。作為附錄介紹了通用制圖工具GMT的使用，以使讀者方便地將地殼形變測量和數(shù)據(jù)處理的結果用圖表示出來?！　　兜貧ば巫儨y量與數(shù)據(jù)處理》具有內(nèi)容新，覆蓋面廣，概念清楚，深入淺出，通俗易懂等特點，特別偏重于地殼形變測量的野外數(shù)據(jù)采集原理、方法以及數(shù)據(jù)的具體處理軟件和處理過程，具有非常強的實用性，可作為測繪工程專業(yè)與固體地球物理專業(yè)學生的教學用書，也可以作為測繪、地球物理、地震及相關領域及專業(yè)的科研人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論§1.1 地殼運動與地殼形變§1.2 形變大地測量學§1.3 地殼形變測量種類第2章 全球板塊運動監(jiān)測§2.1 全球板塊運動的VI,BI測量§2.2 全球板塊運動的SLR測量§2.3 全球板塊運動的GPS測量§2.4 建立現(xiàn)代板塊運動模型的空間大地測量方法§2.5 利用空間大地測量資料建立國際地球參考框架第3章 區(qū)域地殼形變測量§3.1 區(qū)域地殼形變的GPS測量§3.2 區(qū)域地殼形變的：InSAR測量§3.3 區(qū)域地殼形變的精密水準測量§3.4 區(qū)域地殼形變的精密重力測量第4章 斷層形變測量§4.1 斷層的定義及種類§4.2 跨斷層大地形變測量§4.3 跨斷層形變觀測的自動化技術第5章 定點形變臺站觀測§5.1 GPS臺站連續(xù)觀測§5.2 重力臺站觀測§5.3 地傾斜臺站觀測§5.4 洞體應變臺站觀測§5.5 鉆孔應變臺站觀測第6章 GPS數(shù)據(jù)處理軟件及處理流程§6.1 GAMIT／GLOBK軟件及數(shù)據(jù)處理流程§6.2 GIPSY軟件及數(shù)據(jù)處理流程§6.3 BERNESE軟件及數(shù)據(jù)處理流程第7章 InSAR數(shù)據(jù)處理基本原理及軟件§7.1 InSAR數(shù)據(jù)處理基本原理§7.2 GAMMA軟件及數(shù)據(jù)處理流程§7.3 DORIS軟件及數(shù)據(jù)處理流程第8章 定點形變測量數(shù)據(jù)處理及其軟件§8.1 連續(xù)觀測序列的數(shù)據(jù)缺失補值預處理§8.2 連續(xù)形變觀測數(shù)據(jù)處理方法§8.3 形變前兆臺網(wǎng)及臺站數(shù)據(jù)處理軟件第9章 地殼應變與應變分析§9.1 地殼應變的概念§9.2 地殼應變的計算§9.3 主應變及其圖解求法§9.4 區(qū)域地殼應變分析第10章 地殼形變課程設計與實習§10.1 課程設計與實習綱要§10.2 課程設計與實習指南附錄GMT的使用§l GMT的準備工作§2 GMT常用參數(shù)§3 GMT常用命令§4 樣例參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：哈茵1957年提出將整個地殼范圍內(nèi)的各種運動稱為地殼運動。時至今日，“地殼運動”一詞可作廣義的和狹義的兩種解釋：廣義的地殼運動指地殼內(nèi)部物質的地質循環(huán)或稱地質旋回，即地殼的一切物理和化學的運動，包括其變形、變質和巖漿活動；狹義的地殼運動主要是指由地球內(nèi)力引起的大區(qū)域的地殼變動，包括隆起、凹陷和各種構造形態(tài)形成的運動，又稱構造旋回。地殼運動包括垂直運動、水平運動、造陸運動、振蕩運動、造山運動、褶皺運動和斷裂運動。運動強弱、方式、規(guī)律等隨地區(qū)和時間的不同而各具特征，加上地殼運動原因復雜，地殼運動問題成為地學專家們多年來共同探討、激烈爭論的重要課題（徐世芳，李博，2000）。簡單地講，地殼運動是指在地球內(nèi)部構造應力的作用下所引起的地殼一些元素的相對運動。它們可以是垂直運動、水平運動或地傾斜運動，綜合表現(xiàn)為大面積的地殼形變（胡明城等，1994）。地殼運動按運動方向可分為水平運動和垂直運動。水平運動指組成地殼的巖層，沿平行于地球表面方向的運動，也稱造山運動或褶皺運動。該種運動常常可以形成巨大的褶皺山系，以及巨形凹陷、島弧、海溝等。垂直運動（又稱升降運動、造陸運動）表現(xiàn)為巖層部分區(qū)域的隆起和相鄰區(qū)域的下降，可形成高原、斷塊山及拗陷、盆地和平原，還可引起海侵和海退，使海陸變遷。地殼運動控制著地球表面的海陸分布，影響各種地質作用的發(fā)生和發(fā)展，形成各種構造形態(tài)，改變巖層的原始狀態(tài)，所以有人也把地殼運動稱構造運動。按運動規(guī)律來講，地殼運動以水平運動為主，有些升降運動是水平運動派生出來的一種現(xiàn)象。地殼運動按運動的速度可分為兩類：①長期緩慢的構造運動。例如大陸和海洋的形成，古大陸的分裂和漂移，形成山脈和盆地的造山運動，以及地球自轉速率和地球扁率的長期變化等，它們經(jīng)歷的時間尺度以百萬年計。另如冰期消失、地面冰塊融化引起的地面升降，也屬以萬年計的緩慢運動。②較快速的運動。這種運動以年或小時為計算單位，如地極的張德勒擺動，能引起地殼的微小變形；日、月引潮力不但造成海水漲落，也使固體地球部分形成固體潮，一晝夜地面最大可有幾十厘米的起伏；較大的地震可引起地球自由振蕩，它既有徑向的振動，也有切向的扭轉振動。簡單地說，地殼運動可分為長期運動和瞬變運動，前者是在地質時間尺度內(nèi)的運動，由幾千年到幾百萬年，它與板塊運動有關，后者是與地震和火山等活動相聯(lián)系的（胡明城等，1994）。

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《地殼形變測量與數(shù)據(jù)處理》詳細介紹了地先形變的概念、地先形變測量方法、定點形變測量觀測儀器及操作方法、地先形變測鍍數(shù)據(jù)處理方法，重點介紹了區(qū)域地殼形變測量、定點形變臺站觀測、GPS數(shù)據(jù)處理軟件、InsAR數(shù)據(jù)處理軟件及定點形變測量數(shù)據(jù)軟件的使用方法，以及地殼應變計算與應變分析。

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