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湖北省地震局(中国地震局地震研究所)主办

一、业绩成果

(一)中国地壳运动速度场

用Bernese GNSS数据处理软件,对260个陆态网络基准站、2000多个区域站、地震局测绘局和气象局共享站的GNSS数据进行处理,得到最新的ITRF14框架下的GNSS单日坐标解时间序列,获取了中国大陆相对于欧亚板块的最新的2011年~2020年的地壳运动速度场,清晰的反映了中国大陆东向的整体运动。

西部地区在印度板块向北的持续推挤下,形变响应远及天山、阿勒泰、外蒙古和贝加尔湖一带。青藏高原由南向北连续分布挤压,测站速度矢量由藏南的北东向转向藏北的东向。东部地区地壳运动大致向东偏南运动,运动速率从南向北逐渐递减。

图1 2011-2020年中国地壳运动速度场(Bernese GNSS软件计算结果)

(二)北斗导航定位高精度数据处理软件

在BerneseGNSS软件基础上进行二次开发,使之能够处理BDS以及GPS/BDS数据,主要涉及在CONST文件添加北斗频率、轨道解算、数据转换、接收机钟差解算以及参数估计等程序,可以进行精密单点定位和相对定位数据处理。BDS在中国境内的PPP定位精度与GPS的相差数厘米,相对定位精度与GPS的精度相当,均为毫米级。

(三)高精度电离层TEC模型及其在地震监测预报中的应用

用地壳运动观测网络连续站的GPS观测数据,解算中国区域上空电离层VTEC单站时间序列数据。针对ZH1(01)搭载的三频信标发射机,基于仿真数据,反演获得高精度的电离层TEC。将电离层模型应用于全国及重点区域电离层异常监测。利用解算的电离层数据产品对近年发生的6级以上地震震前电离层TEC进行处理分析,在震前均发现了显著的电离层异常。我们对这近年来发生的M6.0以上地震前电离层VTEC变化特征进行了分析研究,并在震前一周内对杂多M6.2地震成功地发布了短临预警并提交给台网中心。

1、青海玉树杂多M6.2地震

利用中国区VTEC数据和全球VTEC数据对震前10天的电离层进行检测,发现2016年10月11日、13日和14日出现显著的电离层异常,异常结果如图所示。10月13日分析讨论后,地震所上报了蓝色圈内未来一周存在发生M6.5地震的危险性。10月17日青海杂多发生M6.2地震(震中如图红点所示)。

图2 青海杂多M6.2震前中国区域(上图)与全球(下图)电离层TEC异常分布(红点为震中)

2、西藏林芝M6.9地震

利用中国区VTEC数据和全球VTEC数据对震前10天的电离层进行检测,发现2017年11月17日8时至10时,震中上空都出现了显著电离层TEC异常。

图3 2017年11月18日林芝M6.9地震前中国区域(左图)与全球(右图)

电离层TEC异常分布(红五角星为震中)

(四)基于星载北斗/GNSS的低轨卫星精密定轨

根据低轨卫星姿态与面板物理属性建立高精度的卫星运动方程,并结合北斗/GNSS多模观测信息,建立精密定轨的数学模型,进而构建多系统融合精密定轨模型,实现低轨卫星精密定轨。

以我国2018年2月2日发射的搭载北斗/GPS双模接收机的张衡一号电磁监测试验卫星(ZH-1(01))进行精密定轨验证分析,通过对2018年201天~2018年231天共31天的实测数据进行解算,得到ZH-1(01)卫星在切向、法向、径向及3维的平均重叠轨道精度分别为2.15cm、0.63cm、1.46cm、2.73cm,每一天的轨道重叠精度如下图所示。

图4

(五)湖北省房屋抗震能力遥感评估

采用基于深度学习的遥感房屋提取技术自动获取房屋片区分布、统计片区房屋栋数。在此基础上完成了湖北全省1060万余栋房屋的抗震能力遥感判别工作,并分别对各市州和区县的城镇和农村地区房屋抗震能力评估结果进行了统计分析,按市州和区县编制了湖北省房屋抗震能力遥感评估图集。其数据成果和相关图件格式符合国家局工作要求。经在线电子地图和实地调查验证,遥感解译的房屋数量统计误差和房屋抗震能力判别误差均满足工作要求。

图5 湖北省房屋片区和独栋房屋遥感提取

二、科研论文

[1]谭凯,等.GPS和InSAR同震形变约束的尼泊尔Mw7.9和Mw7.3地震破裂滑动分布.地球物理学报,2016,59(6):2080-2093

[2]谭凯,等.近场位移数据约束的2013年芦山地震破裂模型及其构造意义.地球物理学报,2015, 58(9):3169-3182

[3]谭凯,等.2008年汶川地震中断坡-滑脱断层破裂:龙门山挤压隆升的大地测量证据.地球物理学报,2013,56(5):1506-1516

[4]谭凯,等.大地测量约束下的阿尔泰山岩石圈流变结构.地球物理学报,2007,50(6): 1713-1718

[5]谭凯,等.汶川地震GPS形变约束的破裂分段特征及滑移.测绘学报,2011,40(6):703-709

[6]Caihong Zhang,Timothy Masterlark,Kai Tan*,et al.The influence of topography and crustal heterogeneity on coseismic deformation of the 2008 Mw7.9 Wenchuan Earthquake, China. Tectonophysics,228305.doi:10.1016/j.tecto.2019.228305

[7]Qi Li,Chengtao Li,Kai Tan*, et al. Slip model of the 2020 Yutian (northwestern Tibetan Plateau) earthquake derived from joint inversion of InSAR and teleseismic data. Earth and Space Science, 2021,6(8)

[8]Qi Li, Bin Zhao,Kai Tan*, et al. Two main rupture stages during the 2018 magnitude 7.5 Sulawesi earthquake. Geophysical Journal International, 2020, 221(3): 1873-1882, doi: 10.1093/gji/ggaa115.

[9]Qi Li,Yongge Wan,Kai Tan*, et al. Estimated seismic source parameters for 2019 magnitude 7.6 Papua New Guinea earthquake. Pure and Applied Geophysics, 2020, doi: 10.1007/s00024-020-02476-2.

[10]李琦,谭凯*,赵斌,等.东昆仑断裂滑动速率变化及其对2017年九寨沟地震的应力加载.地球物理学报,2019, 62(3), 912-922, doi: 10.6038/cjg2019M0302.

[11]李琦,谭凯*,赵斌,等.2018年印尼帕卢Mw7.5地震—一次超剪切破裂事件.地球物理学报,2019, 62(8): 3017-3023,doi: 10.6038/cjg2019M0616.

[12]Qi Li,Kai Tan*, Dongzhen Wang, et al.2018.Joint inversion of GNSS and teleseismic data for the rupture process of the 2017 Mw6.5 Jiuzhaigou, China, earthquake.Journal of Seismology. 2018, doi: 10.1007/s10950-018-9733-1

[13]Wei Xiong,Kai Tan*,Xuejun Qiao,et al.Coseismic, Postseismic and Interseismic Coulomb Stress Evolution along the Himalayan Main Frontal Thrust since 1803.Pure and Applied Geophysics, 2017, doi: 10.1007/s00024-017-1525-y

[14]熊维,谭凯*,等.2015年尼泊尔Mw7.9地震对青藏高原活动断裂同震、震后应力影响.地球物理学报,2015,58(11):4305-4316

[15]李承涛,李琦,谭凯*,等. 2020年西藏尼玛Mw6.3地震InSAR同震形变特征与破裂滑动分布.地球物理学报, 2021, 64(7): 2297-2310.

[16]赵斌,杜瑞林,张锐,谭凯*,等.GPS测定的尼泊尔Mw7.9和Mw7.3级地震同震形变场.科学通报,2015,60(28-29):2758-2764

[17]马玉,祝芙英*.基于GPS TEC的尼泊尔MW7.8地震同震电离层扰动研究[J].大地测量与地球动力学, 2020, 40(9): 957-961.

[18]Zhu F., Jiang Y. (2020). Investigation of GIM-TEC disturbances before Ms≥6.0 inland earthquakes during 2003–2017, Scientific Reports.

[19]Zhu, F., Su, F., Lin, J. (2018). Statistical analysis of TEC anomalies prior to M6.0+ earthquakes during 2003-2014. Pure and Applied Geophysics,(9):1-10.

[20]Zhu, F., Lin, J., Su, F., Zhou, Y. (2016). A spatial analysis on the ionospheric TEC anomalies prior to m7.0+ earthquakes during 2003-2014. Advances in Space Research, 58(9):1732-1738.

[21]Zhu, F., Zhou, Y., Wu, Y. (2013). Anomalous variation in GPS TEC prior to the 11 April 2012 Sumatra earthquake. Astrophysics and Space Science, 345(2):231-237.

[22]Su, F., W. Wang, A. G. Burns, X. Yue, F. Zhu, and J. Lin, Statistical behavior of the longitudinal variations of daytime electron density in the topside ionosphere at middle latitudes, Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2016, 121, 11560–11573, doi:10.1002/2016JA023029.

[23]Su, F., W. Wang, A. G. Burns, X. Yue, and F. Zhu, The correlation between electron temperature and density in the topside ionosphere during 2006–2009, J. Geophys. Res. Space Physics,2015,120,10724–10739, doi:10.1002/2015JA021303.

[24]Su, F., Z. Zhao, et al. Signal identification and trace extraction for vertical ionogram,IEEE Geoscience and Romote Sensing Letters, 2012, 9(6):1031-1035, DOI: 10.1109/LGRS.2012.2189350

[25]Su, F., Z. Zhao, et al. Estimation of ground range on the sweep frequency backscatter leading edge, Advances in Space Research,2011, 47(7): 1187-1193, DOI: 10.1016/j.asr.2010.12.008,2011.

[26]Qing Y.,Lin J.,Liu Y.,Dai X.,Lou Y.,Gu S. Precise Orbit Determination of the China Seismo-Electromagnetic Satellite (CSES) Using Onboard GPS and BDS Observations. Remote Sensing,2020, 12, 3234.

[27]Xue Li, Baosong Xiong, Zhaode Yuan, Kefeng He, Xiaoli Liu, Zhumei Liu, Zhaoqing Shen, “Evaluating the Potentiality of Using Controlfree Images from a Mini Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and Structure-from-Motion (SfM) Photogrammetry to Measure Paleoseismic Offsets” International Journal of Remote Sensing, 42(7):2417-2439.(2021) DOI:10.1080/01431161.2020.1862434

[28]Xue Li, Zhumei Liu, Xiaolin Chen, Qingxiang Meng, “Assessment of the impact of the 2010 Haiti earthquake on human activity based on DMSP/OLS time series nighttime light data,” J. Appl. Remote Sens. 13(4), 044515 (2019), doi: 10.1117/1.JRS.13.044515.

[29]Xue Li, Zhumei Liu, Xiaolin Chen, Jie Sun. Assessing the Ability of Luojia 1-01 Imagery to Detect Feeble Nighttime Lights. Sensors 2019, 19, 3708.

[30]Xue Li, Cong Zhan, Jianbin Tao, et al. Long-term Monitoring the Impacts of Disaster on Human Activity Using DMSPOLS Nighttime Light Data A Case Study of the 2008 Wenchuan, China Earthquake. Remote Sens. 2018, 10, 588; doi:10.3390/rs10040588

[31]李雪,刘小利,王秋良,等.基于多源遥感数据的断裂构造提取方法研究——以南水北调中线工程核心水源区为例.大地测量与地球动力学, 2017, 37(2):132-136.

[32]Xue Li , Xiaoli Liu, Qing Wang, et al. Extract seismic deformation field using Chinese optical satellites. 2016 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. IEEE, 2016.

[33]李雪,李井冈,刘小利,等.三峡库首区滑坡空间分布特征分析及危险性评价.大地测量与地球动力学, 2016, 36(7):630-634.

三、科研项目

[1]谭凯,科技部重点研发项目课题,断层地震孕育发生形变与应力积累时空转化特征研究,2018/12-2021/12,300万

[2]谭凯,国家自然科学基金面上项目,基于滇中构造变形模式和地震应力影响的构造地震动力学研究,2010/01-2012/12,42万元

[3]谭凯,科技部科技支撑计划子课题,干涉形变场数值模拟与有效性检验,2008/01-2010/10,40万元

[4]谭凯,科技部国家科技基础条件平台重大项目-中国地壳运动观测网络子专题,2008年“中国地壳运动观测网络”基本网联测,2008/03-2008/12,10.5万元

[5]谭凯,中国地震局地震研究所院所长基金,滇中地区强震形变与区域构造关系,2007/07-2008/12,8万元

[6]谭凯,中国地震局地震科学联合基金,阿尔泰富蕴地震震后粘弹性形变研究,2006/06-2008/06,3万元

[7]谭凯,中国地震局地震研究所重点所长基金,用GPS和地震波数据研究强震破裂过程和形变演化,2011,16万元

[8]张彩红,国家自然科学基金青年项目,利用毫秒脉冲星建立高稳定度的时间尺度,2014/01-2016/12,25万

[9]张彩红,科研院所基本科研业务费,北斗系统高精度定位的解算方法及其应用,2013,5万

[10]张彩红,科研院所基本科研业务费,近期川滇GPS时间序列、震后形变分析与粘弹性动力学模型研究,2015,14.4万

[11]黄勇,湖北省自然科学基金,利用GPS研究芦山Ms7.0地震震源破裂过程及其对周边断裂应力影响,2015/01-2016/12,5万

[12]黄勇,湖北省自然科学基金,九寨沟地震震时地壳变形及断层滑动的GPS/InSAR研究,2019/01-2020/12,5万

[13]黄勇,院所长基金,利用GPS研究芦山地震对龙门山断裂带西南段库仑应力的影响,2015,10万

[14]鲁小飞,院所长基金,基于GPS资料分析红河断裂的活动性,2020/1-2021/12,4.5万

[15]李琦,院所长基金,联合有限断层反演和反投影方法研究芦山地震震源破裂过程,2019/1-2020/12,4万

[16]李琦,开放基金,西藏定日地区历史地震应力触发研究,2021/3-2022/12,2.5万

[17]李雪,国家自然科学基金青年项目,基于对象多尺度特征深度学习的遥感影像变化检测方法研究,2015/01-2017/12,25万

[18]李雪,中国地震局监测运维专项,基于遥感深度学习自动检测地震观测环境变化方法研究,2017/01-2017/12,10万

[19]李雪,中国地震局监测运维专项,国产高分光学遥感卫星地震地表形变监测,2017/1-2017/12,18万

[20]李雪,院所长基金(重点),阿尔金断裂带阿羌段活动性的地貌学研究,2018/1-2020/12,25万

[21]祝芙英,所基金面上项目,基于地基GPS的地震电离层扰动特性研究,2020/1/1-2021/12/31,6.58万

[22]祝芙英,重点研发项目专题,高精度三频信标电离层反演,2018/12/01-2021/12/31,50万

[23]祝芙英,亚太空间合作项目专题,GPS TEC数据共享与合作研发,2019/5/14-2021/5/14,2.5万(美元)

[24]苏凡凡,所基金,基于大数据的强震电磁异常现象的分析与解释,2018/01-2019/12,15万

[25]苏凡凡,重点研发计划专题,星载电离层反演算法及结果的定标校验,2018/12/01-2021/12/31,25万

[26]苏凡凡,亚太空间合作项目课题,Data sharing and scientific cooperation of ionospheric parameters from CSES satellite in Asia-Pacific region,2019/05-2022/05,13万(美元)

[27]杨剑,亚太空间合作项目专题,GNSS掩星数据共享与合作研发,2019/5/14-2021/5/14,3.0万(美元)

[28]卿芸,重点研发计划专题,GNSS无线电掩星反演方法的优化与改进,2018/12/1-2021/12/31,25万

四、科技奖励

成果名称

奖励类型,级别

时间

人员

排名

青藏高原及周缘GPS测定的

大震变形研究

湖北省地震局防震减灾

优秀成果奖,一等奖

2013

谭凯

1/13

中国西部活动断层的InSAR/GPS

观测与构造机理研究

湖北省科技进步奖,三等奖

2012

谭凯

2/7

2008年汶川地震近场三维形变

精密测定与研究

测绘科技进步奖,二等奖

2012

谭凯

10/15

中国西部活动断层的InSAR/GPS

观测与构造机理研究

湖北省地震局防震减灾

优秀成果奖,一等奖

2011

谭凯

2/12

龙门山断裂带的强震位错模型及机理的大地测量研究

——以汶川和芦山地震为例

湖北省地震局防灾减灾优

秀成果奖,一等奖

2016

谭凯

2

南水北调中线一期工程丹江口

水库诱发地震监测系统建设项目

湖北省地震局防灾减灾

优秀成果奖,一等奖

2014

李雪

5/15