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[摘要]大地测量技术是将大地基准、高程基准、重力基准等作为参考基准进行测量，本文就动态大地测量反演理论及应用进行阐述。
[关键词]大地测量 反演理论 应用分析
[中图分类号] P2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-5-201-1
1前言
动态的大地测量技术是一项专业性很强的科学技术，需要使用先进的技术和方法，对地壳的运动有着一定的指导和分析。
2概述
目前在利用固体力学基本理论和模型开展地球动力学若干基本问题（如板块运动，构造应力场等）的研究中，出现了较大的困难。当所研究的范围较大时，由于无法取得足够的观测资料，有时仅仅根据区域内几次地震发生后求得的区域应力方向来作为观测约束o，用以衡量模拟计算结果的正确性，获得的结果具有很大的任意性，可靠性较差。为了克服上述困难，提高研究结果的可靠性，就必须将构造物理模型的数值模拟研究与实际观测工作结合起来，即所提出的模型应建立在地震和大地测量观测资料的基础上，并通过地震活动和大地测量资料来检验数值模型的有效性，这是目前这一研究领域中迫切需要解决的问题。另一方面，由于大地测量方法当今仍然是能够在全球大范围内提供观测约束的唯一手段，所以，将大地测量学与地球动力学研究相结合，能够对地球动力学的进一步发展起到促进作用。但是，目前这种结合工作仅停留在实践活动的状态。为了将动态大地测量学与地球动力学研究从理论上进一步结合起来，本文从固体力学基本方程出发，提出动态大地测量反向题，建立动态大地测量反演的基本理论，并讨论它在地球动力学（构造物理模型）研究中的初步应用。
3大地测量数据内容
3.1参考基准数据
参考基准数据包括大地基准、高程基准、重力基准和深度基准等数据。大地基准：由大地坐标系统和大地坐标框架组成。国家采用地心坐标系统作为全国统一的大地坐标系统。国家采用2000国家大地坐标系，过渡期内，可采用1954年北京坐标系和1980西安坐标系。
高程基准：国家高程系统采用正常高系统。国家采用1985国家高程基准。
重力基准：统一采用由2000国家重力基本网实现的国家重力基准。
深度基准：深度基准在沿岸海域采用理论最低潮位，在内陆水域采用设计水位深度基准与国家高程基准之间通过验潮站的水准联测建立联系。
3.2大地控制网数据
主要包括大地控制网观测数据、成果数据及文档资料。观测数据主要包括仪器检验资料、外业观测数据。仪器检验资料主要包括经纬仪、测距仪、全站仪和全球导航卫星系统（GNSS）接收机等各种大地控制测量仪器以及辅助设备的年检证书和定检校正记录。对于全球导航卫星系统接收机的检验资料还包括长基线、短基线、零基线和天线相位中心检验的原始观测数据和RINEX格式数据。外业观测数据主要包括在大地控制网施测过程中获得的水平角、起始方位角、起始边长、原始观测数据和RINEX格式数据等各种外业观测数据；按照记录载体分为电子记录和手簿记录2种方式。对于采用GNSS接收机进行观测，还应包括GNSS测量观测手簿。大地控制网成果数据主要包括三维坐标成果、GPS点之记（属性）、GPS测量基线成果、天线高信息等。
三维坐标成果包括空间直角坐标、空间直角坐标中误差、空间直角坐标方向速率、空间直角坐标方向速率中误差、大地纬度、大地经度、高程、大地坐标误差。点之记（属性）包括点编码、点名、正常高、高程系统编号、行政区编码、点位所在地、最近住所及距离、地类编号、土质编号、冻土深度、解冻深度、最近邮电设施、供电情况、最近水源及距离、石子来源、沙子来源、本点交通情况、选点单位、选点员姓名、选点日期、是否需联测坐标与高程、建议联测等级与方法、起始水准点编号、与最近水准点距离、重合点名称、重合点类型、重合点等级。
4大地测量资料反演研究构造应力应变场的具体应用分析
4.1大地测量资料反演构造应力应变场在区域地球动力学研究中的应用
大地测量观测资料是地球内部动力过程在地表的输出信号，根据大地测量观测资料，同时结合地球动力学模型，能够反演动力学参数，解释地球动力学现象。作为构造运动活跃的地理单元，青藏高原的动力学机制一直是国际地学界的研究热点，近年来，大地测量资料已广泛应用于青藏高原局部地区的动力学研究，且解决了一些争论问题。在青藏高原南缘，尼泊尔地区的地震活动周期和地震活动规律一直存在争议，即为什么在同一个位置连续发生了多次小地震以后仍然能够发生大地震。利用GPS资料并通过模拟实验研究了该区域地震释放应变能的方式。他们构造青藏高原的边界元模型，利用GPS资料反演青藏高原和印度板块交界面的滑动速率、几何形状以及闭锁位置，然后根据这些动力学参数模拟板块交界面上的滑动-闭锁-地震过程，建立了地震释放应变能和破裂长度、震级之间的函数模型。他们根据模型说明这个地区的小地震只能释放少量的应变能，而残余应变能足以引发大地震，从而解释了之前关于这个问题的争论，并预测这些地震的复发周期大约为500a。由于板块几何结构和动力学过程复杂，利用大地测量资料研究板块构造运动通常采用数值模型。曹学伟基于有限单元法，利用2005-2006年GPS观测资料研究了华北地区的应力应变场分布特征，并解释了该区域的地球动力学现象。他将一部分GPS观测值作为位移边界条件，用最小二乘方法求解介质参数和边界力，目标函数是地表GPS观测点的模型计算值与观测值的残差平方和。反演结果显示了华北地区的应力场分布状态，应变能密度变化较以往变化不大，主应力与深度、最大差应力值与深度均呈现从浅部到深部有逐渐增大的趋势。
4.2利用大地测量资料反演构造应力应变场在地震危险性评估的应用
活动断层地震危险性评估是指利用反映活动断层长期习性的各种参数，结合其深部构造环境、现代运动状态和近断层应力应变等资料，确定未来一定时段内发生中强以上地震的段落（位置），震级上限和发震概率的过程。其中，地震学和地质学提供深部构造环境的研究成果，库仑应力分析技术计算近断层的应力应变状态，利用大地测量资料获得的构造应力应变场则提供了现代运动状态，这些研究成果的结合能够实现地震危险性的评估。地震危险性评估研究主要涉及地震产生的时空特征，即发震位置的判断和地震复发周期的特点。
5结束语
综上所述，我们要充分利用相关的知识对大地进行动态的测量，观察地壳的运动情况。
[关键词]大地测量 反演理论 应用分析
[中图分类号] P2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-5-201-1
1前言
动态的大地测量技术是一项专业性很强的科学技术，需要使用先进的技术和方法，对地壳的运动有着一定的指导和分析。
2概述
目前在利用固体力学基本理论和模型开展地球动力学若干基本问题（如板块运动，构造应力场等）的研究中，出现了较大的困难。当所研究的范围较大时，由于无法取得足够的观测资料，有时仅仅根据区域内几次地震发生后求得的区域应力方向来作为观测约束o，用以衡量模拟计算结果的正确性，获得的结果具有很大的任意性，可靠性较差。为了克服上述困难，提高研究结果的可靠性，就必须将构造物理模型的数值模拟研究与实际观测工作结合起来，即所提出的模型应建立在地震和大地测量观测资料的基础上，并通过地震活动和大地测量资料来检验数值模型的有效性，这是目前这一研究领域中迫切需要解决的问题。另一方面，由于大地测量方法当今仍然是能够在全球大范围内提供观测约束的唯一手段，所以，将大地测量学与地球动力学研究相结合，能够对地球动力学的进一步发展起到促进作用。但是，目前这种结合工作仅停留在实践活动的状态。为了将动态大地测量学与地球动力学研究从理论上进一步结合起来，本文从固体力学基本方程出发，提出动态大地测量反向题，建立动态大地测量反演的基本理论，并讨论它在地球动力学（构造物理模型）研究中的初步应用。
3大地测量数据内容
3.1参考基准数据
参考基准数据包括大地基准、高程基准、重力基准和深度基准等数据。大地基准：由大地坐标系统和大地坐标框架组成。国家采用地心坐标系统作为全国统一的大地坐标系统。国家采用2000国家大地坐标系，过渡期内，可采用1954年北京坐标系和1980西安坐标系。
高程基准：国家高程系统采用正常高系统。国家采用1985国家高程基准。
重力基准：统一采用由2000国家重力基本网实现的国家重力基准。
深度基准：深度基准在沿岸海域采用理论最低潮位，在内陆水域采用设计水位深度基准与国家高程基准之间通过验潮站的水准联测建立联系。
3.2大地控制网数据
主要包括大地控制网观测数据、成果数据及文档资料。观测数据主要包括仪器检验资料、外业观测数据。仪器检验资料主要包括经纬仪、测距仪、全站仪和全球导航卫星系统（GNSS）接收机等各种大地控制测量仪器以及辅助设备的年检证书和定检校正记录。对于全球导航卫星系统接收机的检验资料还包括长基线、短基线、零基线和天线相位中心检验的原始观测数据和RINEX格式数据。外业观测数据主要包括在大地控制网施测过程中获得的水平角、起始方位角、起始边长、原始观测数据和RINEX格式数据等各种外业观测数据；按照记录载体分为电子记录和手簿记录2种方式。对于采用GNSS接收机进行观测，还应包括GNSS测量观测手簿。大地控制网成果数据主要包括三维坐标成果、GPS点之记（属性）、GPS测量基线成果、天线高信息等。
三维坐标成果包括空间直角坐标、空间直角坐标中误差、空间直角坐标方向速率、空间直角坐标方向速率中误差、大地纬度、大地经度、高程、大地坐标误差。点之记（属性）包括点编码、点名、正常高、高程系统编号、行政区编码、点位所在地、最近住所及距离、地类编号、土质编号、冻土深度、解冻深度、最近邮电设施、供电情况、最近水源及距离、石子来源、沙子来源、本点交通情况、选点单位、选点员姓名、选点日期、是否需联测坐标与高程、建议联测等级与方法、起始水准点编号、与最近水准点距离、重合点名称、重合点类型、重合点等级。
4大地测量资料反演研究构造应力应变场的具体应用分析
4.1大地测量资料反演构造应力应变场在区域地球动力学研究中的应用
大地测量观测资料是地球内部动力过程在地表的输出信号，根据大地测量观测资料，同时结合地球动力学模型，能够反演动力学参数，解释地球动力学现象。作为构造运动活跃的地理单元，青藏高原的动力学机制一直是国际地学界的研究热点，近年来，大地测量资料已广泛应用于青藏高原局部地区的动力学研究，且解决了一些争论问题。在青藏高原南缘，尼泊尔地区的地震活动周期和地震活动规律一直存在争议，即为什么在同一个位置连续发生了多次小地震以后仍然能够发生大地震。利用GPS资料并通过模拟实验研究了该区域地震释放应变能的方式。他们构造青藏高原的边界元模型，利用GPS资料反演青藏高原和印度板块交界面的滑动速率、几何形状以及闭锁位置，然后根据这些动力学参数模拟板块交界面上的滑动-闭锁-地震过程，建立了地震释放应变能和破裂长度、震级之间的函数模型。他们根据模型说明这个地区的小地震只能释放少量的应变能，而残余应变能足以引发大地震，从而解释了之前关于这个问题的争论，并预测这些地震的复发周期大约为500a。由于板块几何结构和动力学过程复杂，利用大地测量资料研究板块构造运动通常采用数值模型。曹学伟基于有限单元法，利用2005-2006年GPS观测资料研究了华北地区的应力应变场分布特征，并解释了该区域的地球动力学现象。他将一部分GPS观测值作为位移边界条件，用最小二乘方法求解介质参数和边界力，目标函数是地表GPS观测点的模型计算值与观测值的残差平方和。反演结果显示了华北地区的应力场分布状态，应变能密度变化较以往变化不大，主应力与深度、最大差应力值与深度均呈现从浅部到深部有逐渐增大的趋势。
4.2利用大地测量资料反演构造应力应变场在地震危险性评估的应用
活动断层地震危险性评估是指利用反映活动断层长期习性的各种参数，结合其深部构造环境、现代运动状态和近断层应力应变等资料，确定未来一定时段内发生中强以上地震的段落（位置），震级上限和发震概率的过程。其中，地震学和地质学提供深部构造环境的研究成果，库仑应力分析技术计算近断层的应力应变状态，利用大地测量资料获得的构造应力应变场则提供了现代运动状态，这些研究成果的结合能够实现地震危险性的评估。地震危险性评估研究主要涉及地震产生的时空特征，即发震位置的判断和地震复发周期的特点。
5结束语
综上所述，我们要充分利用相关的知识对大地进行动态的测量，观察地壳的运动情况。