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《高精度測量方法在汶川Ms8.0地震地表破裂帶考察中的應(yīng)用.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第3O卷第4期地震地質(zhì)Vo1．30．No．42008年12月SEISMOLOGYANDGEOLOGYDec．．2008高精度測量方法在汶川s8．0地震地表破裂帶考察中的應(yīng)用李峰徐錫偉陳桂華董紹鵬魏占玉1)中國地震局地質(zhì)研究所，國家地震活動斷層研究中心，北京1000292)中國地震災(zāi)害防御中心，北京100029摘要在2008年汶川M8．0地震地表破裂帶科學(xué)考察中，利用全站儀、差分GPS和三維激光掃描儀等高精度測量技術(shù)對同震變形造成的微地貌進(jìn)行測量，及時(shí)記錄了地表同震變形現(xiàn)象的豐富信息，為相關(guān)的定量分析提供了有效保障。文中探討了選擇不同測量技術(shù)在微地貌測量中的應(yīng)用特點(diǎn)和組合優(yōu)勢，結(jié)合測量實(shí)例
2、分析了三維激光掃描儀在完整記錄和有效分析地震地表破裂帶信息方面的優(yōu)勢及其限制條件，并進(jìn)一步討論了上述測量方法的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞汶川M8．0地震地震地表破裂微地貌測量三維激光掃描中圖分類號：P315．2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0253—4967(2008)04—1065—110引言在2008年汶川M8．0地震后的應(yīng)急科學(xué)考察中，沿總長300多千米的地震地表破裂帶開展了大量的微地貌儀器測量工作(徐錫偉等，2008)，及時(shí)記錄了易受自然改造或人為破壞的大量同震變形現(xiàn)象，為具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的地表變形帶定量分析提供了基礎(chǔ)信息。由于對相關(guān)地貌標(biāo)志測量數(shù)據(jù)的理解和處理不同，可能造成對構(gòu)造變形分析的偏差
3、(陳桂華等，2008a)，因而采集數(shù)據(jù)時(shí)需覆蓋一定范圍；而在所選擇的范圍內(nèi)可能受地形起伏、障礙物密集等場地條件限制，需要綜合考慮選擇測量方法，以保證數(shù)據(jù)精度和工作效率。汶川地震科考過程中，我們利用近年來技術(shù)發(fā)展較成熟的全站儀、實(shí)時(shí)差分GPS和三維激光掃描技術(shù)，結(jié)合不同場地限制條件開展了地表同震變形的微地貌測量，尤其是利用三維激光掃描技術(shù)對珍貴的地震地表破裂遺址進(jìn)行了有效的數(shù)字化精細(xì)記錄與分析。本文論述了不同測量技術(shù)在微地貌測量中的應(yīng)用特點(diǎn)和組合優(yōu)勢，并討論了上述方法的應(yīng)用前景。1觀測儀器1．1全站儀全站儀是由電子測角、電子測距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲單元等組成的三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)，測量結(jié)果能自
4、動顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測量儀器。因其較完善地實(shí)現(xiàn)了測量和[收稿日期]2008—11—24收稿，2008—12—02改回。[基金項(xiàng)目]國家自然科學(xué)基金(40841007)、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2004CB418401)和中國地震局汶川8．0級地震應(yīng)急科學(xué)考察項(xiàng)目共同資助。1066地震地質(zhì)3O卷處理過程的電子化和一體化，所以人們通常稱之為全站型電子速測儀(ElectronicTotalStation)或簡稱全站儀。全站儀的工作原理屬常規(guī)的三維極坐標(biāo)測量方法，易受通視情況、距離的限制，有時(shí)需多次遷站，極大地影響了作業(yè)效率(張息秀，2005)。全站儀屬于傳統(tǒng)測量手段中自
5、動化程度較高的電子測量設(shè)備，20世紀(jì)90年代被廣泛用于精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域，也是活動構(gòu)造研究中應(yīng)用較早、較廣泛的測量設(shè)備。今后全站儀的使用會進(jìn)一步發(fā)展到在免棱鏡和無需照明條件下工作，既能達(dá)到極高的角度和距離測量精度(目前已達(dá)到測角精度0．52，測距精度1mm+1ppm)，也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控運(yùn)行或在應(yīng)用程序控制下使用。1．2GPSRTK作為采用距離交會法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，GPS以其全球性、全天候、高精度、高效益的特點(diǎn)，自1994年建成以來很快就在測量領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。影響GPS實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位精度的因素很多，因而以減少誤差為目的的差分GPS(DGPS)技術(shù)得以快速發(fā)展(Remondi
6、，1985；Cheval—iereta1．，2005；任治坤等，2007)。近年來在局域差分GPS技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的實(shí)時(shí)動態(tài)測量RTK(RealTimeKinematics)是基于載波相位觀測值的動態(tài)定位技術(shù)，能夠快速獲得測量點(diǎn)的三維定位坐標(biāo)值。根據(jù)GPS的相對定位理論，在RTK作業(yè)模式下，將一臺接收機(jī)設(shè)置在已知點(diǎn)上(基準(zhǔn)站)，另一臺或幾臺接收機(jī)放在待測點(diǎn)上(移動站)，同步采集相同衛(wèi)星信號；基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值(偽距和載波相位觀測值)與測站坐標(biāo)信息(如基準(zhǔn)站的坐標(biāo)和天線高等)一起傳送給流動站，流動站在完成初始化后，一方面通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，另外自身也采集GPS觀測數(shù)據(jù)
7、，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，再經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影改正，即可給出實(shí)用的厘米級誤差的定位結(jié)果(張軍龍等，2008)。RTK定位技術(shù)具有精度高、速度快、施測靈活、點(diǎn)間不必通視等優(yōu)點(diǎn)，但由于其大都采用UHF電臺播發(fā)差分信號，最大傳輸距離是由接收天線高度、地球曲率半徑以及大氣折射等因素決定的，因此在城區(qū)、山地、森林等地區(qū)進(jìn)行GPSRTK測量時(shí)，其成果質(zhì)量及作業(yè)效率將受到一定影響，有時(shí)甚至無法作業(yè)。1．3三維激光掃描儀三維激光掃描(
