地殼形變測(cè)量與數(shù)據(jù)處理

前言

本書是作者在武漢大學(xué)測(cè)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(shè)計(jì)與實(shí)習(xí)》兩門課程的基礎(chǔ)上編寫的。目前全球面臨如下三大問題：一是地球動(dòng)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(zāi)害，給人類生命財(cái)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(duì)上述三大問題，目前地學(xué)研究的目標(biāo)有三：一是減災(zāi)，二是監(jiān)測(cè)環(huán)境，三是尋找新的礦產(chǎn)資源。與這些目標(biāo)相適應(yīng)，測(cè)繪學(xué)科應(yīng)該尋求更高層次的發(fā)展，特別是大地測(cè)量學(xué)科。大地測(cè)量學(xué)科發(fā)展的總趨勢(shì)是向地球科學(xué)縱深發(fā)展，深入到其他地學(xué)學(xué)科的交叉領(lǐng)域，其主要任務(wù)是監(jiān)測(cè)和研究地球動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，研究地球本體的各種物理場(chǎng)，認(rèn)識(shí)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(cè)量的主要任務(wù)是監(jiān)測(cè)地殼形變和運(yùn)動(dòng)，地殼形變測(cè)量及其數(shù)據(jù)處理是研究地殼運(yùn)動(dòng)及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制最基礎(chǔ)的工作。以空間大地測(cè)量為標(biāo)志的現(xiàn)代大地測(cè)量技術(shù)，不論在測(cè)量的空間尺度上還是已達(dá)到的精度水平方面，已經(jīng)有能力監(jiān)測(cè)地球動(dòng)力學(xué)過程產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和物理場(chǎng)的微變化。連續(xù)GNSS的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)范圍從地殼表層，向下擴(kuò)展到地球內(nèi)部介質(zhì)特性和破裂，向上擴(kuò)展到對(duì)流層、電離層介質(zhì)特性探測(cè)；InSAR技術(shù)使地表形變監(jiān)測(cè)進(jìn)入了一個(gè)幾乎是無縫觀測(cè)的新階段。在活動(dòng)斷裂帶上，特別是地震活動(dòng)帶上，綜合利用定點(diǎn)形變連續(xù)觀測(cè)資料、GNSS、水準(zhǔn)測(cè)量和重力測(cè)量的定期復(fù)測(cè)資料以及InSAR資料，可以深入精細(xì)地研究地殼運(yùn)動(dòng)和地震地殼形變，探討地震發(fā)生的危險(xiǎn)性和估計(jì)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?fù)P茂博士編寫。本書的編寫吸取了許多地學(xué)工作者的最新研究成果，在此表示感謝。限于水平，書中缺點(diǎn)和疏漏在所難免，敬請(qǐng)讀者指正。

內(nèi)容概要

　　《地殼形變測(cè)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(cè)量方法、定點(diǎn)形變測(cè)量觀測(cè)儀器及操作方法、地殼形變測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法，重點(diǎn)介紹區(qū)域地殼形變測(cè)量、定點(diǎn)形變臺(tái)站觀測(cè)、GPS數(shù)據(jù)處理軟件、InSAR數(shù)據(jù)處理軟件及定點(diǎn)形變測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件的使用方法，以及地殼應(yīng)變計(jì)算與應(yīng)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(cè)量和數(shù)據(jù)處理的結(jié)果用圖表示出來。　　《地殼形變測(cè)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(diǎn)，特別偏重于地殼形變測(cè)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(qiáng)的實(shí)用性，可作為測(cè)繪工程專業(yè)與固體地球物理專業(yè)學(xué)生的教學(xué)用書，也可以作為測(cè)繪、地球物理、地震及相關(guān)領(lǐng)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(yùn)動(dòng)與地殼形變§1.2 形變大地測(cè)量學(xué)§1.3 地殼形變測(cè)量種類第2章 全球板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)§2.1 全球板塊運(yùn)動(dòng)的VI,BI測(cè)量§2.2 全球板塊運(yùn)動(dòng)的SLR測(cè)量§2.3 全球板塊運(yùn)動(dòng)的GPS測(cè)量§2.4 建立現(xiàn)代板塊運(yùn)動(dòng)模型的空間大地測(cè)量方法§2.5 利用空間大地測(cè)量資料建立國(guó)際地球參考框架第3章 區(qū)域地殼形變測(cè)量§3.1 區(qū)域地殼形變的GPS測(cè)量§3.2 區(qū)域地殼形變的：InSAR測(cè)量§3.3 區(qū)域地殼形變的精密水準(zhǔn)測(cè)量§3.4 區(qū)域地殼形變的精密重力測(cè)量第4章 斷層形變測(cè)量§4.1 斷層的定義及種類§4.2 跨斷層大地形變測(cè)量§4.3 跨斷層形變觀測(cè)的自動(dòng)化技術(shù)第5章 定點(diǎn)形變臺(tái)站觀測(cè)§5.1 GPS臺(tái)站連續(xù)觀測(cè)§5.2 重力臺(tái)站觀測(cè)§5.3 地傾斜臺(tái)站觀測(cè)§5.4 洞體應(yīng)變臺(tái)站觀測(cè)§5.5 鉆孔應(yīng)變臺(tái)站觀測(cè)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(diǎn)形變測(cè)量數(shù)據(jù)處理及其軟件§8.1 連續(xù)觀測(cè)序列的數(shù)據(jù)缺失補(bǔ)值預(yù)處理§8.2 連續(xù)形變觀測(cè)數(shù)據(jù)處理方法§8.3 形變前兆臺(tái)網(wǎng)及臺(tái)站數(shù)據(jù)處理軟件第9章 地殼應(yīng)變與應(yīng)變分析§9.1 地殼應(yīng)變的概念§9.2 地殼應(yīng)變的計(jì)算§9.3 主應(yīng)變及其圖解求法§9.4 區(qū)域地殼應(yīng)變分析第10章 地殼形變課程設(shè)計(jì)與實(shí)習(xí)§10.1 課程設(shè)計(jì)與實(shí)習(xí)綱要§10.2 課程設(shè)計(jì)與實(shí)習(xí)指南附錄GMT的使用§l GMT的準(zhǔn)備工作§2 GMT常用參數(shù)§3 GMT常用命令§4 樣例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：哈茵1957年提出將整個(gè)地殼范圍內(nèi)的各種運(yùn)動(dòng)稱為地殼運(yùn)動(dòng)。時(shí)至今日，“地殼運(yùn)動(dòng)”一詞可作廣義的和狹義的兩種解釋：廣義的地殼運(yùn)動(dòng)指地殼內(nèi)部物質(zhì)的地質(zhì)循環(huán)或稱地質(zhì)旋回，即地殼的一切物理和化學(xué)的運(yùn)動(dòng)，包括其變形、變質(zhì)和巖漿活動(dòng)；狹義的地殼運(yùn)動(dòng)主要是指由地球內(nèi)力引起的大區(qū)域的地殼變動(dòng)，包括隆起、凹陷和各種構(gòu)造形態(tài)形成的運(yùn)動(dòng)，又稱構(gòu)造旋回。地殼運(yùn)動(dòng)包括垂直運(yùn)動(dòng)、水平運(yùn)動(dòng)、造陸運(yùn)動(dòng)、振蕩運(yùn)動(dòng)、造山運(yùn)動(dòng)、褶皺運(yùn)動(dòng)和斷裂運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱、方式、規(guī)律等隨地區(qū)和時(shí)間的不同而各具特征，加上地殼運(yùn)動(dòng)原因復(fù)雜，地殼運(yùn)動(dòng)問題成為地學(xué)專家們多年來共同探討、激烈爭(zhēng)論的重要課題（徐世芳，李博，2000）。簡(jiǎn)單地講，地殼運(yùn)動(dòng)是指在地球內(nèi)部構(gòu)造應(yīng)力的作用下所引起的地殼一些元素的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它們可以是垂直運(yùn)動(dòng)、水平運(yùn)動(dòng)或地傾斜運(yùn)動(dòng)，綜合表現(xiàn)為大面積的地殼形變（胡明城等，1994）。地殼運(yùn)動(dòng)按運(yùn)動(dòng)方向可分為水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)。水平運(yùn)動(dòng)指組成地殼的巖層，沿平行于地球表面方向的運(yùn)動(dòng)，也稱造山運(yùn)動(dòng)或褶皺運(yùn)動(dòng)。該種運(yùn)動(dòng)常?？梢孕纬删薮蟮鸟薨櫳较?，以及巨形凹陷、島弧、海溝等。垂直運(yùn)動(dòng)（又稱升降運(yùn)動(dòng)、造陸運(yùn)動(dòng)）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(yùn)動(dòng)控制著地球表面的海陸分布，影響各種地質(zhì)作用的發(fā)生和發(fā)展，形成各種構(gòu)造形態(tài)，改變巖層的原始狀態(tài)，所以有人也把地殼運(yùn)動(dòng)稱構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。按運(yùn)動(dòng)規(guī)律來講，地殼運(yùn)動(dòng)以水平運(yùn)動(dòng)為主，有些升降運(yùn)動(dòng)是水平運(yùn)動(dòng)派生出來的一種現(xiàn)象。地殼運(yùn)動(dòng)按運(yùn)動(dòng)的速度可分為兩類：①長(zhǎng)期緩慢的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)，以及地球自轉(zhuǎn)速率和地球扁率的長(zhǎng)期變化等，它們經(jīng)歷的時(shí)間尺度以百萬年計(jì)。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(jì)的緩慢運(yùn)動(dòng)。②較快速的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)以年或小時(shí)為計(jì)算單位，如地極的張德勒擺動(dòng)，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(dòng)，也有切向的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。簡(jiǎn)單地說，地殼運(yùn)動(dòng)可分為長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)和瞬變運(yùn)動(dòng)，前者是在地質(zhì)時(shí)間尺度內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，由幾千年到幾百萬年，它與板塊運(yùn)動(dòng)有關(guān)，后者是與地震和火山等活動(dòng)相聯(lián)系的（胡明城等，1994）。

編輯推薦

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

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