Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Анализ сейсмотектонических движений земной коры по данным наблюдений глобальных навигационных спутниковых систем

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Анализ сейсмотектонических движений земной коры по данным наблюдений глобальных навигационных спутниковых систем"

На правах рукописи

Красноперов Роман Игоревич

Анализ сейсмотектонических движений земной коры по данным наблюдений глобальных навигационных спутниковых систем

Специальность 25.00.10 — Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 6 АВГ 2012

Москва — 2012

005046661

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Геофизический центр Российской академии наук (ГЦ РАН).

Научный руководитель: доктор технических наук

Кафтан Владимир Иванович

Научный консультант: академик,

доктор физико-математических наук, профессор Гвишиани Алексей Джерменович

Официальные оппоненты: Кособоков Владимир Григорьевич,

доктор физико-математических наук Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН (ИТПЗ РАН),

главный научный сотрудник

Сидоров Владимир Андреевич,

кандидат технических наук Научно-производственный центр «ЭкоГеоМунайГаз», технический директор

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт астрономии РАН (ИНАСАН)

Защита состоится «20» сентября 2012 г. в IЧ часов на заседании диссертационного совета Д 002.001.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН) по адресу: 123995, ГСП-5, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, строение 1, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФЗ РАН.

Автореферат разослан « 9 » августа 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^

кандидат физико-математических наук О-В. Пилипенко

Общая характеристика работы. В представленной диссертационной работе выполнены теоретические и экспериментальные исследования, направленные на решение актуальной проблемы изучения движений и деформаций земной поверхности в сейсмоактивном регионе на основе высокоточных спутниковых геодезических измерений. Автором использованы современные методы космической геодезии, основанные на применении глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и NAVSTAR-GPS.

Актуальность работы. Для изучения и анализа движений и деформаций земной коры применяются различные измерительные средства геодезии и геофизики: высокоточные геодезические измерения; инклинометры и деформографы, тензодатчики и др. Геодезия играет важную роль в исследованиях деформации земной коры путем измерения вариаций ее формы и размеров в различном пространственном и временном масштабе. Среди современных геодезических методов большой интерес сегодня представляют методы космической геодезии, реализуемые путем использования ГНСС ГЛОНАСС и NAVSTAR-GPS.

Применение ГНСС стало общепринятой практикой при определении долгопериодических (продолжительностью от года и до десятков лет) движений и деформаций земной коры в глобальном и региональном масштабах. Использование непрерывных спутниковых измерений (CGPS — Continuous GPS) предпочтительно при измерении деформаций, вызванных землетрясениями и извержениями вулканов.

Выбор темы исследования обусловлен тем, что в отличие от классических методов геодезии (линейно-угловые измерения, нивелирование) ГНСС имеют ряд очевидных преимуществ: высокая оперативность измерений, простота и высокая степень автоматизации выполнения измерений и т.д. Для исследований, связанных с изучением характера движений и деформаций в тех или иных районах земного шара, ключевым преимуществом данного метода

космической геодезии является высокое временное разрешение результатов измерений.

Основой применения ГНСС для анализа движений земной поверхности является создание сетей постоянно работающих станций, оборудованных спутниковыми приемниками и аппаратурой передачи данных. В зависимости от плотности расположения пунктов, сети станций ГНСС позволяют регистрировать движения и деформации отдельных литосферных блоков, криповые, косейсмические и постсейсмические смещения вдоль линий разломов, а также смещения земной поверхности несейсмической природы. Эти возможности ГНСС являются весьма важными при изучении механизмов землетрясений, процессов их подготовки и подходов к прогнозированию.

На сегодняшний день в России в недостаточной степени развиты исследования деформационных процессов в районах локализации сильных землетрясений методами космической геодезии. Это обусловлено малым количеством плотных сетей непрерывных наблюдений, функционирующих продолжительное время. Именно поэтому диссертационное исследование автора было сконцентрировано на уникальной наблюдательной сети, расположенной в районе г. Паркфилд, Калифорния, США. Сеть была создана и введена в эксплуатацию за несколько лет до одного из сильных землетрясений, произошедших в данном регионе за последние годы.

Сказанное выше свидетельствует о высокой актуальности избранной темы диссертационной работы. Задачи, решаемые в настоящей работе, имеют важное научное и практическое значение.

Цель работы. Основная цель диссертационной работы заключалась в оценке пространственно-временных характеристик движений и деформаций земной поверхности в связи с сейсмической активностью на основе применения ГНСС и современных геоинформационных технологий. Автором был осуществлен сбор измерительной информации, выполнена ее математическая обработка и анализ, что позволило получить новые характеристики,

демонстрирующие механизм упругой отдачи в районе Паркфилдского землетрясения 2004 г.

В рамках диссертационной работы решены следующие основные задачи:

1. Разработана методика математической обработки наблюдений за движениями и деформациями земной поверхности в локальных спутниковых геодезических сетях. Осуществлена практическая реализация разработанной методики в виде компьютерных программ и расчетов.

2. Разработана методика визуального представления результатов накопления и разрядки упругих деформаций, в том числе, с использованием современных средств ГИС.

3. Исследовано влияние конфигурации элементов геодезической сети на результаты определения компонент деформации земной поверхности.

4. Разработана методика, позволяющая регистрировать разрывные нарушения и выявлять зоны накопления упругих напряжений по данным спутниковых геодезических измерений.

5. Разработанные методики применены к анализу движений и деформаций земной коры в районе сильного землетрясения (М=6,0) в г. Паркфилд (Калифорния, США) 28.09.2004 г. Получены важные характеристики процесса накопления и разрядки упругих деформаций, связанные с данным сейсмическим событием.

Научная новизна. В рамках работы предложена оригинальная методика математической обработки результатов спутниковых геодезических измерений с целью определения параметров движений и деформаций земной поверхности. Предложенная методика представляет собой единую технологическую последовательность, которая обеспечивает эффективный мониторинг движений и деформаций земной поверхности, позволяет отслеживать состояние зон накопления деформаций и контролировать положение разрывных нарушений. В рамках методики предложены и реализованы алгоритмы выявления зон

накопления упругих деформаций и тектонических нарушений и визуального кинематического представления результатов определения движений и деформаций земной поверхности. Показана эффективность использования локальной координатной системы отсчета при анализе смещений пунктов контрольной геодезической сети в рамках решения поставленной задачи. Основные защищаемые положения:

1. Разработанная методика математической обработки результатов спутниковых геодезических измерений обеспечивает эффективный геодинамический мониторинг деформаций земной поверхности в сейсмоопасных районах.

2. Разработанный алгоритм визуального кинематического представления результатов накопления и разрядки упругих деформаций позволяет оценивать состояние зон накопления деформаций и производить локализацию разрывных нарушений.

3. Подтверждено влияние конфигурации элементов геодезической сети на результаты определения компонент деформации земной поверхности. Обоснована оптимальность выбора равносторонних треугольных элементов спутниковой геодезической сети, предназначенной для геодинамического мониторинга.

4. На основе модели упругой отдачи получена количественная оценка времени накопления упругих деформаций перед сильным землетрясением (М=6,0) в г. Паркфилд (Калифорния, США) 28.09.2004 г. Практическая значимость работы. Разработанная методика позволяет

выполнять анализ геодинамической активности на основе данных ГНСС-измерений в произвольной геодезической сети в любом регионе земного шара, в том числе и в районах с низким уровнем сейсмической активности. Предложенный подход может найти применение при анализе геодинамической безопасности в ходе строительства экологически опасных объектов, в частности объектов ядерно-топливного цикла (ЯТЦ); при контроле деформаций

в районах активного вулканизма; при мониторинге разработок месторождений углеводородов и т.д.

На основе полученных результатов анализа конфигурации конечных элементов могут быть выработаны методические рекомендации по выбору элементов геодезической сети для геодинамического мониторинга.

Предложенный автором алгоритм количественного оценивания времени накопления упругих деформаций на основе модели упругой отдачи может быть использован при долгосрочном изучении динамики сейсмогенных разломов.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на следующих научных семинарах: семинары лаборатории геоинформатики ГЦ РАН и геодезического отдела ЦНИИГАиК; 63-я (2008 г.); 65-я (2010 г.) и 66-я (2011г.) научно-технические конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК; международное совещание по проблемам геодезии, геодинамики и гравиметрии (Восточно-Сибирское АГП, Росреестр, Иркутск, 2010 г.); семинар МНТП РАН, 2010 г.; ежегодный семинар «Сагитовские чтения» (ГАИШ МГУ, Москва, 2011 г.).

Результаты работы были представлены на следующих международных конференциях: международная конференция «50-летие Международного геофизического года и Электронный геофизический год» (Суздаль, Россия, 2007 г.); международная научно-техническая конференция «Геодезия, картография и кадастр — XXI век», посвященная 230-летию основания МИИГАиК (Москва, Россия, 2009 г.); международная конференция «Итоги Электронного геофизического года» (Переславль-Залесский, Россия, 2009 г.); 6-ая международная научно-практическая конференция «Геопространственные технологии и сферы их применения» (ОеоРогш+, Москва, Россия, 2010 г.); XXV Генеральная ассамблея Международного геодезического и геофизического союза (ШОО): секция «Тектоническая геодезия и землетрясения» (Мельбурн, Австралия, 2011г.); XVII международная

конференция «Проблемы сейсмотектоники» (ИФЗ РАН, Москва, Россия, 2011 г.).

Разработанная методика прошла апробацию в ходе научно-изыскательских работ при исследовании режима движений и деформаций на одном из объектов ЯТЦ, ГУЛ МосНПО «Радон».

Публикации. Основные результаты исследований автора по теме диссертационной работы опубликованы в пяти печатных работах в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Личный вклад автора. Автором диссертации выполнена непосредственная разработка и составление соответствующих алгоритмов оценки движений и деформаций земной поверхности. Для анализа и интерпретации данных, полученных в результате обработки повторных ГНСС-измерений, и визуального представления деформационных параметров при участии автора было создано специализированное программное обеспечение. С его помощью автором выполнены все расчеты, получены временные ряды и построены соответствующие схемы параметров движений и деформаций. Автором получены временные характеристики реализации механизма упругой отдачи и накопления упругих деформаций в районе Паркфилдского землетрясения 2004 г. и выполнена оценка точности полученных величин.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы (всего 120 наименований, из них 48 на иностранном языке) и приложения. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста и содержит 37 иллюстраций и три таблицы. Приложение состоит из двух разделов.

Содержание работы

Во введении кратко охарактеризованы проблемы, определяющие актуальность темы диссертации. Сформулированы цели и задачи работы, ее научная новизна и практическая ценность.

Глава 1. Анализ состояния исследований движений и деформаций земной поверхности геодезическими методами

В первой главе даны общие сведения об истории изучения движений и деформаций земной поверхности. Приведены некоторые данные о физическом строении Земли и современная классификация тектонических движений.

Среди существующих методов изучения движения и деформаций земной коры важное практическое значение имеют исследования, выполняемые методами геодезии. Начало подобным исследованиям в нашей стране было положено в середине XX в. Это стало возможным во многом благодаря усилиям выдающихся ученых и организаторов науки — членов-корреспондентов АН СССР В.В. Белоусова и Ю.Д. Буланже, профессоров Л.А. Кашина, Ю.А. Мещерякова, Л.П. Пеллинена и М.И. Юркиной. Большой вклад в изучение проблемы современных движений земной коры геодезическими методами внесли научные коллективы Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта (ИФЗ РАН) и Центрального НИИ геодезии, аэросъемки и картографии (ЦНИИГАиК). Большое внимание развитию данного комплексного направления уделяется в Институте астрономии РАН (ИНАСАН), а также в некоторых других научных организациях.

Из проведенного в первой главе анализа можно заключить, что в настоящее время важнейшие количественные и качественные характеристики движений и деформаций земной поверхности эффективно определяются средствами и методами космической геодезии. Современные спутниковые геодезические технологии обеспечивают высокую точность и оперативность определения параметров современных движений земной коры, вплоть до регистрации деформаций в реальном масштабе времени. Математический аппарат анализа современных движений и деформаций был разработан уже в процессе использования классических методов геодезии. В последние годы он был модернизирован с учетом использования современных технологий

космической геодезии и высокопроизводительных компьютерных и телекоммуникационных средств.

В главе приведены общие принципы создания спутниковых геодезических сетей для ведения геодинамического мониторинга. Сделаны выводы о том, что наиболее эффективным вариантом являются сети постоянно действующих пунктов. Такой подход позволяет обеспечить непрерывный контроль движений и деформаций в исследуемом районе.

В ходе проведенного обзора рассмотрены основные виды сетей геодинамического мониторинга в зависимости от территориального охвата: глобальные, региональные и локальные. Отмечено, что вне зависимости от территориального охвата требуется наивысшая точность спутниковых наблюдений. Подобные наблюдения выполняются, как правило, в статическом режиме специализированной высокоточной двухчастотной аппаратурой.

В первой главе проведен обзор существующих на данный момент основных служб глобального и регионального геодинамического мониторинга. Приведены примеры сетей постоянно действующих ГНСС-служб с наиболее развитой инфраструктурой: EPN, GEONET, SCIGN, NEDA, PGGN и др. Однако отмечается недостаточное развитие на территории России региональных и локальных ГНСС-сетей для ведения геодинамического мониторинга. Также приведен краткий обзор форматов данных спутниковых радионавигационных измерений. Приведены рекомендации по их выбору и обработке измерительной информации.

По результатам проведенного обзора сделаны выводы о том, что не существует единого подхода в решении ряда задач. Например, нет четких и единых рекомендаций о том, какие методики обработки и анализа спутниковых геодезических измерений следует применять на практике. Отмечается проблема отсутствия специализированных научных программных средств обработки повторных геодезических измерений, полученных в локальных геодинамических сетях.

Глава 2. Анализ движений земной поверхности по данным геодезических наблюдений в постоянно действующей спутниковой сети

Во второй главе приводятся основы теоретического подхода, использованного для решения задачи определения параметров движений и деформаций земной поверхности по данным геодезических измерений. В основе подхода лежит теория малых деформаций и метод конечных элементов.

Деформация понимается как непрерывное на всех стадиях изменение формы и объема тела без нарушения его внутренней структуры. Деформация рассматривается как взаимно однозначное геометрическое преобразование, в котором преобразованные координаты точек являются функциями координат начального состояния. В исследуемой области отдельным участкам земной коры (конечным элементам) ставится в соответствие тензор деформации, относящийся к определенному моменту времени. Анализ тензорного поля позволяет получить параметры и пространственную структуру деформаций земной поверхности в исследуемом районе.

Исходными данными для анализа деформаций являются компоненты векторов движения геодезических пунктов. Конечным элементом является треугольный элемент контрольной геодезической сети. Обозначим через х, и у, начальные координаты /-го пункта в произвольной плоской прямоугольной системе координат, а через и, и v, — смещения /-го пункта по соответствующим осям координат. Предполагая, что за небольшие промежутки времени деформации коры достигают малых величин и имеют локально однородный характер, смещения можно считать линейными функциями начальных координат. Рассмотрим плоский двумерный случай:

и,=епх,+епУ,+а> (1)

V, = епх, + е22у, + Ь.

Уравнения (1) характеризуют линейную зависимость между компонентами радиус-вектора R{x,y) /-го пункта контрольной геодезической сети и соответствующего вектора смещения r{u,v). Коэффициенты ец

представляют собой частные производные смещений по координатам и находятся из решения системы уравнений (1). Их совокупность представляет собой тензор второго ранга на плоскости:

№

(2)

Тензор (2) относится к центру тяжести конечного элемента (треугольника). Он одновременно описывает вращение и чистую деформацию и не является симметричным. Выделим его симметричную и кососимметричную части:

(з)

Матрицы симметричного и кососимметричного тензоров, описывающие, соответственно, чистую деформацию и поворот:

ы=

ы=

о

е21 ~ е12

1

(4)

Введем обозначения:

П = еп-е22- у2 = еп + е21; ут + у22\

С5)

где ух и уг — компоненты сдвига, а ут — максимальный сдвиг элемента. Относительное изменение площади конечного элемента (дилатация) определяется следующим соотношением:

л

(6)

где 50 — площадь элемента до деформации, 5 — площадь элемента после деформации. Значение дилатации определяется как след тензора Максимальное и минимальное растяжение, соответственно:

(7)

1 2 2 2 2 2

Ориентация главной оси чистой деформации определяется углом в:

12

2 Ъ

Представленный подход лег в основу математического аппарата описания деформаций в контрольной геодезической сети произвольной конфигурации, развиваемого в настоящей диссертации. Исходными данными для вычисления параметров движений и деформаций в контрольной геодезической сети являются векторы базовых линий сети и компоненты их ковариационных матриц, определяемые из обработки ГНСС-измерений с помощью специализированного программного обеспечения.

В результате обработки ГНСС-измерений вычисляются компоненты векторов базовых линий сети Ь1 (индексому обозначен номер эпохи повторных измерений в сети из п пунктов) в пространственной системе отсчета и компоненты их ковариационных матриц Для _1'-ой эпохи:

\} =

"дх(

Д У/

А2{

ьх'я

д ^

ч'хх, я'хг, я'хг, - 0 0 0

Я*хг, я'п, я'гг, " 0 0 0

я'хг, я'х г, я'гг, - 0 0 0

я'XX, Я1 ХУ. Я'хт,

Ч'хг, Я'п, Я1 и.

Я' Х2„ Я'п, Я'гг.

(9)

Составляются разности векторов между первой и последующей эпохами и их ковариационные матрицы. Для первой и второй эпох:

о = ь2-ь'; (г„ = <Л.+<г£. (ю)

Вектор О принимается в качестве свободного члена уравнений поправок. Определяются векторы пространственных смещений сИ,, производится уравнивание разностей повторных измерений с оценкой точности:

{И^-ГА^'А/А^'О. (11)

Вид матрицы А коэффициентов уравнений поправок зависит от схемы

сети.

В рамках работы производится раздельный анализ плановых и вертикальных движений. Для удобства следует перейти к локальной топоцентрической системе отсчета с началом в центре тяжести сети с координатами Хо, У о, 20. Для /-го пункта:

к. =

.4.

-эт/,,, соэ^ О

-5тВ0соз10 -втЯ^т^ со зВ0 соэВоСОБ^ совЯдвт/^ зт50

У,-Го г-г,

(12)

где Во, Ь0 — геодезические координаты (широта и долгота) центра тяжести

сети.

Преобразование (12) применяется для вычисления координат пунктов сети и их смещений ЛЕ„ (Ши. При раздельном анализе плановых и

вертикальных компонент смещений мы рассматриваем плоские двумерные векторы смещений, их компоненты — ¿Е, и ¿Ы,. От смещений переходим к компонентам деформаций для каждого из треугольных элементов сети. Для каждого треугольника в плоской прямоугольной системе имеются значения координат его вершин Е„ /V, и горизонтальных смещений с!Еь с1Ы1, полученных из уравнивания повторных спутниковых измерений. Плановые деформации сдвига у,, у2, дилатации Д и вращения со определяют по модифицированным формулам О.М. Остача, адаптированным для применения в предлагаемой топоцентрической системе Е„ Лг„ II,\

[-ДЛГИ -Л£23 АЛ',3 Д£,З -ЛЛГ,, -ДЕ12]т I [ДЕ1г -Ш2} -ДЕп ЛЕ]2 -Щ2{ I

[—ДЛГ23 АЕ2,

Щ, -Д£,3

-ДА',

12 АЕч] 1

-23 ^23 -Д£13

-ДЛ^ Д Еп ДЛ'и]7"/

(13)

где

с = [(£, - ДО, - ЛГ.) - (£3 - Е^2 - ЛГ,)]; Г = [с1Е, с/Л', <1Ег ¿Ы2 с!Е, ¿N,1

В (13) индексы при координатах вершин треугольников сети Е„ Л', — 1, 2 и 3.

14

Деформации максимального и минимального растяжения определяются по формулам (7), а ориентация главной оси деформации по формуле (8). Производится оценка точности определения компонент деформаций треугольного элемента контрольной сети, как однородного конечного элемента.

где О« — ковариационная матрица топоцентрических компонент векторов смещений, а Га — матрица частных производных искомых компонент деформаций по аргументам плановых смещений. С учетом этого среднеквадратическая ошибка определения компонент деформаций будет определяться по формуле:

где (1 — ошибка единицы веса.

Во второй главе также рассматривается вопрос оптимального выбора конфигурации элементов контрольной геодезической сети. Установлено, что на точность определения параметров деформаций оказывает влияние конфигурация конечного элемента. Для проверки этого предположения проведен численный эксперимент на моделях треугольных элементов сети.

Для оценки тенденций изменения искомых характеристик точности конфигурация треугольников моделировалась заранее. Количественным критерием было принято отношение наибольшей высоты треугольника к наименьшей:

Очевидно, что в случае равностороннего треугольника это отношение равно единице.

Исследовались специально смоделированные наборы треугольников, конфигурация которых изменялась от равностороннего (ЛЛ=1) до вытянутого равнобедренного, ЛЛ=тах. В треугольниках моделировались компоненты

(14)

(15)

пространственных векторов базовых линий, а также компоненты векторов смещений от первого ко второму циклу измерений.

В рамках данного исследования рассмотрено несколько реализаций элемента сети, первоначально представляющего собой равносторонний треугольник, конфигурация которого последовательно менялась, путем сокращения длины стороны а. Для освобождения от фактора влияния размера фигуры на характеристики точности выдвинут критерий при изменении геометрии сети — сохранение площади треугольника (5д=сопЯ). Получено 9 реализаций сети с постепенно меняющейся геометрией. Длина стороны а сокращалась с 20 км до 11 км; длина высоты Иа увеличивалась с 17,3 км до 31,5 км, а площадь каждого полученного таким образом треугольника оставалась равной первоначальной (рис. 1).

Рис. 1 Конфигурация треугольного элемента сети: а) равносторонний треугольник; б) равнобедренный треугольник, ^»сопвЬ

Зависимость точности определения деформационных характеристик от

критерия Яи для треугольников с неизменной площадью показана на рис. 2:

б)

1

а

а

2 1 1.5 2 2.5 3 О Отношение высот треугольника

х 10 е

Рис. 2. Результаты моделирования среднеквадратических ошибок определения компонент деформаций в треугольниках при неизменной площади.

Результаты моделирования среднеквадратических ошибок определения деформаций показывают, что с изменением конфигурации элемента сети точность определения деформации существенно снижается. Это свидетельствует о том, что при построении геодезических сетей, контролирующих деформации земной поверхности, необходимо предъявлять специальные требования к конфигураций элементов сети, используемых для вычисления деформаций. Результаты показывают, что конфигурация элементов сети, близкая к равностороннему треугольнику, является оптимальной. Глава 3. Геофизические аспекты анализа движений земной поверхности в связи с землетрясением в г. Паркфилд (Калифорния, США) 28.09.2004 г.

В рамках диссертационного исследования были обработаны результаты спутниковых ОРв-измерений, полученных на станциях геодезической сети, расположенной в районе г. Паркфилд, Калифорния, США (рис. 3):

1 1.5 2 2.5 3 Отношение высот треугольника

О 1 1.5 2 2.5 3 ^ Отношение высот треугольника

Рис. 3 Исследуемая контрольная геодезическая сеть. Калифорния, США. Красными линиями показаны разломы и разрывные нарушения. Желтые пунсоны — эпицентр землетрясения 28.09.2004 (М=6,0) и его афтершоки.

Для обработки спутниковых измерений был использован коммерческий программный пакет Topcon Tools v.7.1 компании Topcon Positioning Systems Inc. Обрабатывались суточные файлы GPS-измерений с использованием точных эфемерид навигационных спутников, полученные с йр-сервера центра SOP AC (Scripps Orbit and Permanent Array Center).

В диссертации предложена и реализована оригинальная методика, представляющая собой единую технологическую последовательность определения характеристик движений и деформаций по данным ГНСС-измерений:

1. Получение файлов ГНСС-наблюдений в формате RINEX и точных эфемерид спутников. Формирование базы данных наблюдений.

2. Выбор оптимальной конфигурации сети по алгоритму Делоне. Анализ сейсмотектонических условий контролируемой территории средствами ГИС (рис. 3).

3. Вычисление векторов базовых линий и их обратных весовых матриц.

4. Уравнивание разностей циклов измерений. Получение векторов смещений геодезических пунктов и оценка точности.

5. Вычисление компонент горизонтальных деформаций и оценка точности.

6. Составление схем горизонтальных и вертикальных смещений и деформаций.

7. Составление кинематических схем движений и деформаций земной поверхности.

8. Преобразование координат и векторов смещений в координатную систему отсчета разлома.

9. Кинематическое представление горизонтальных и вертикальных смещений бортов разлома.

В рамках настоящего исследования построены: схемы векторов плановых смещений пунктов контрольной сети; схемы осей и значений главных плановых деформаций конечных элементов сети; схемы изолиний дилатации; схемы изолиний вертикальных смещений; схемы горизонтальных градиентов вертикальных смещений. Также построены схемы площадного распределения векторов горизонтальных смещений. Для этого выполнен анализ значений горизонтальных смещений от начальной к текущей эпохе, интерполированных в узлы регулярной сетки. Были определены узлы, в которых происходит смена направления векторов плановых смещений, т.е. их величина является минимальной. По координатам этих узлов строилась линия нулевых смещений, которая соответствует области разрывного нарушения и в пределах контрольной сети совпадает с действительной линией главной оси разлома Сан-Андреас. На рис. 4 представлена описанная схема, составленная на эпоху 27 декабря 2006 г.

-»10 см (м) 2006 12 27

Рис. 4 Площадное распределение горизонтальных смещений земной поверхности (эпоха 27 декабря 2006 г.). Разлом Сан-Андреас отмечен насыщенной красной линией. Линия перемены направления смещений показана тонкой красной линией. Зеленая линия — профиль, по которому далее анализировались плановые деформации в рамках модели упругой отдачи.

В настоящее время одной из принятых моделей описания процесса подготовки землетрясения является гипотеза упругой отдачи, выдвинутая американским геофизиком Х.Ф. Рейдом в начале XX века. Данная модель в качестве причины землетрясения рассматривает разрыв сплошности пород в результате превышения предела их прочности за счет накопления упругих деформаций, вызванных перемещением литосферных блоков.

Для практической иллюстрации механизма упругой отдачи проанализированы результаты деформационного анализа, полученные в соответствии с представленным ранее подходом. Для получения стандартной картины механизма упругой отдачи предложена и реализована локальная система координат, связанная с осевой линией разлома. В этой системе векторы горизонтальных смещений ориентированы преимущественно параллельно оси разлома, что обеспечивает преобладающий вклад смещений в компоненту условного севера N. Для построения схем упругих деформаций в окрестности

20

разлома в среде МАТЬАВ создана программа, которая преобразовывала вычисленные ранее компоненты горизонтальных смещений. В результате на каждую из контрольных эпох по профилю АВ (рис. 4) были построены соответствующие графические схемы плановых смещений (рис 5): а) б)

0.2 0.15 0.1 0.05 0-0 05 411 ■0.15 •0.2 •0.25

В)

0.2 0,15 0.1 0.05

0 2 0.15 0 1 0.05

-0.15 -0.2 -0.25

-0.05 -0.1 -0.15 -0.2 -0.25

Рис. 5 Результаты определения смещений по профилю АВ: а) начальная эпоха; б) величины смещений за 1 сутки до землетрясения; в) увеличение горизонтальных смещений через 4 суток после момента землетрясения; г) рост деформаций после землетрясения, эпоха 27.12.2006. Вертикальная сплошная синяя линия — ось разлома, ориентированная по оси условного севера N. Оси координат оцифрованы в метрах.

Представленные схемы показывают линейное увеличение смещений по профилю АВ в течение периода измерений, предшествующего землетрясению (рис. 5 а, б). После землетрясения выявлены значительные смещения вдоль линии разлома, а также нелинейное уменьшение их амплитуды при удалении от оси разлома к периферии (рис. 5 в, г).

Имеющиеся величины смещений позволяют оценить время накопления упругих деформаций. Можно записать следующее соотношение для двух пунктов /' ирасположенных на двух бортах разломной зоны:

Т = -

(17)

где с1М1 и — смещения пунктов за период от начальной эпохи до момента разрядки упругих напряжений после землетрясения; и <1Ы) — смещения пунктов за интервал времени / от начальной эпохи до эпохи непосредственно предшествующей землетрясению. Для рассмотренного в диссертации случая: / = 2,74 года; -¿¿V, =42,5сл<; с1М'1-(1Ы^=Ъ,5см. Тогда полное время накопления деформаций Т= 33 года.

Произведем оценку точности по методу наименьших квадратов и получим соотношение для расчета среднеквадратической ошибки величины времени накопления упругих деформаций. Частные производные функции (17) по каждому из четырех аргументов:

дТ ? дТ г

дс1М,

дТ _ (¿ы^аы^ ВТ _(аВУ,-<ДУу)г мм; (сйу;-^;)2' (^'-¿ЙУ;)2 "

Тогда вектор-строка частных производных будет иметь вид:

Г =

I (¿М, - ((¡м, - dN])t

Получим обратные веса аргументов искомой функции накопления упругих деформаций):

Ог=г<Мг,

(18) (времени (19)

где <2,,, — ковариационная матрица топоцентрических компонент векторов смещений. С учетом (18) и (19) получим среднеквадратическую ошибку времени накопления упругих деформаций:

= ^(20)

Для нашего случая, с использованием полученных характеристик тт = 1 лет. Тогда рассчитанное время накопления деформаций Т= 33±7 лет, что соотносится с моментом предыдущего сильного землетрясения, произошедшего в этом регионе в 1966 г.

Заключение. В рамках диссертационного исследования разработана новая эффективная методика, позволяющая оценивать параметры движений и деформаций земной коры по данным ГНСС-наблюдений. Это вносит определенный вклад в процедуры пространственно-временного анализа сейсмотектонических данных при решении задач геодинамики и выявления активных участков разломных зон.

В результате применения разработанной методики получены новые характеристики (временные ряды) движений земной поверхности в связи с подготовкой и разрядкой напряжений после сильного землетрясения. Был выполнен анализ полученных рядов и осуществлена их интерпретация.

Проведено исследование, направленное на изучение влияния конфигурации элементов геодезической сети на результаты определения компонент деформации земной поверхности. В результате моделирования сделан вывод об оптимальности выбора равносторонних треугольников в качестве элементов спутниковой геодезической сети, предназначенной для геодинамического мониторинга.

Выполнен анализ состояния разломной зоны в районе г. Паркфилд в период подготовки землетрясения 2004 г. и в потсейсмический период. Сделан вывод об обоснованности применения теории упругой отдачи к данному сейсмическому событию. Получена количественная оценка времени

накопления упругих деформаций перед землетрясением.

23

Сформулированные в диссертационном исследовании положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретическими решениями и данными спутниковых геодезических измерений. Они получены на основе современных методов и подходов к изучению движений и деформаций земной поверхности с использованием обобщенного метода наименьших квадратов. Методика, предложенная автором, основана на конечно-элементном методе деформационного анализа.

Благодарности. Автор выражает особую благодарность и признательность научному руководителю, Владимиру Ивановичу Кафтану, и научному консультанту, академику Алексею Джерменовичу Гвишиани, за неоценимую помощь, постоянное внимание и поддержку в ходе работы над диссертацией. Автор благодарит Платона Петровича Юровского за помощь в создании программы обработки повторных измерений. Автор глубоко признателен Петру Александровичу Докукину за предоставленные ценные материалы по теме диссертационного исследования. Автор также хотел бы поблагодарить Виктора Николаевича Татаринова за предварительное рассмотрение диссертационной работы и высказанные ценные замечания. Кроме того, автор выражает признательность Валерию Анатольевичу Луповке и Александру Александровичу Брагину за консультативную помощь и рекомендации по улучшению работы. Отдельно автор выражает глубокую признательность академику Александру Олеговичу Глико за высказанные ценные замечания и советы по теме диссертационного исследования.

Автор искренне благодарит сотрудников ГЦ РАН — H.A. Сергееву С.М. Агаяна, В.Н.Морозова, Э.О. Кедрова, А.И.Рыбкину, О.О. Пятыгину, A.A. Шибаеву и многих других — за оказанную помощь в ходе подготовки диссертации.

Особую благодарность автор выражает своим родителям, Ольге Николаевне Пыдриной и Игорю Эриковичу Красноперову, за безграничное терпение, поддержку и помощь в работе над диссертацией.

Публикации по теме диссертации

1. Берез ко А.Е., Соловьев А.А., Гвишиани А.Д., Жалковский Е.А., Красноперое Р.И., Смагин СА., Болотский Э.С. Интеллектуальная географическая информационная система «Данные наук о Земле по территории России» // Инженерная экология. 2008. №5. с.32—40.

2. Krasnoperov R. Earth crust motion and deformation analysis based on space geodesy methods // Russian Journal of Earth Sciences. 2009. Vol. U. No. 1. ES1002, doi: 10.2205/2009ES000394.

3. Березко A.E., Рыбкина А.И., Соловьев A.A., Красноперое Р.И. Интеллектуальная ГИС // Вестник ОНЗ РАН. 2009. № 1. NZ3002. doi: 10.2205/2009NZ000006.

4. Berezko A., Soloviev A., Krasnoperov R., Rybkina A. Intellectual analytical geoinformation system "Earth Science Data for the Territory of Russia" // Environment. Technology. Resources: Proceedings of the 7th International Scientific and Practical Conference, Rezekne, June 25-27, 2009. Rezeknes Augstskola, Rezekne, RA Izdevnieciba. 2009. Vol. 1. pp. 215-221.

5. Докукин П.А., Кафтан В.И., Красноперое Р.И. Влияния формы треугольников геодезической сети на результаты определения деформаций земной поверхности // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2010. №5. с. 6—11.

6. Березко А.Е., Гвишиани А.Д., Соловьев А.А., Красноперое Р.И. Рыбкина А.И., Лебедев А.Ю. Интеллектуальная ГИС «Данные наук о Земле по территории России» // Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. — М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2010. —512 с.

7. Кафтан В.И., Красноперое Р.И., Юровский П.П. Графическое представление результатов определения движений и деформаций земной поверхности средствами глобальных навигационных спутниковых систем // Геодезия и картография. 2010. №11. с. 2—7.

8. Beriozko A., Lebedev A., Soloviev A., Krasnoperov R., Rybkina A. Geoinformation system with algorithmic shell as a new tool for Earth sciences II Russian Journal of Earth Sciences. 2011. Vol. 12. No. 1. ES1001. doi: 10.2205/2011ES000501.

9. Кафтан В.И.. Красноперое Р.И., Юровский П.П. Геодезическая проверка модели упругой отдачи в связи с землетрясением Паркфилд (Калифорния, США, 28.09.2004, М 6) // Проблемы сейсмотектоники: Материалы XVII Международной конференции 20—24 сентября 2011 года / Под ред. акад. ГликоА.О., д.г.-м.н. Рогожина Е.А., д.г.-м.н. Щукина Ю.К., к.г.-м.н. Надежка Л.И. — М.: ИФЗ РАН, 2011. — с. 246—250.

Красноперов Роман Игоревич Анализ сейсмотектонических движений земной коры по данным наблюдений глобальных навигационных спутниковых систем Автореф. дисс. на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 19.04.2012. Заказ № 7075 Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1. Тираж: 100 экз. Типография «Реглет» 119526, г. Москва, Пр-т. Вернадского, д. 39 (495) 363-78-90, www.reglet.ru

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Красноперов, Роман Игоревич

Введение.

1 Анализ состояния исследований движений и деформаций земной поверхности геодезическими методами.

1.1 Общая характеристика проблемы.

1.1.1 Некоторые сведения о глубинном строении Земли.

1.1.2 Изучение движений и деформаций земной коры.

1.1.3 Классификация тектонических движений.

1.2 Изучение состояния активных разломов.

1.2.1 Понятие разрывного нарушения и разлома.

1.2.2 Применение геодезических измерений для анализа состояния разломов.

1.3 Спутниковые геодезические сети для геодинамических исследований.

1.3.1 Общие принципы создания спутниковых геодезических сетей для геодинамического мониторинга.

1.3.2 Службы глобального мониторинга земной поверхности.

1.3.3 Службы регионального мониторинга земной поверхности.

1.4 Данные спутниковых измерений в сети постоянно действующих пунктов ГНС С.

1.4.1 Формат КСЧЕХ.

1.4.2 Точные эфемериды.

1.4.3 Архив данных 80РАС.

2 Анализ движений и деформаций земной поверхности по данным геодезических наблюдений в постоянно действующей спутниковой сети

2.1 Определение параметров деформаций.

2.2 Обработка наблюдений в локальной постоянно действующей спутниковой сети.

2.2.1 Уравнивание повторных измерений.

2.2.2 Переход к локальной топоцентрической системе отсчета.

2.2.3 Вычисление компонент деформаций.

2.2.4 Оценка точности полученных характеристик.

2.3 Влияние конфигурации геодезической сети на результаты определения деформаций земной поверхности.

3 Геофизические аспекты анализа движений земной поверхности в связи с землетрясением в г. Паркфилд (Калифорния, США) 28.09.2004 г.

3.1 Вопросы выбора контрольной геодезической ГНСС-сети.

3.1.1 Применение ГИС для представления и анализа геофизических и геодезических данных.

3.1.2 Выбор пунктов контрольной геодезической сети.

3.1.3 Выбор конечных элементов контрольной геодезической сети.

3.1.4 Данные измерений в контрольной геодезической сети.

3.2 Определение и графическое представление движений и деформаций земной поверхности по измерениям в контрольной геодезической сети в районе г. Паркфилд.

3.2.1 Обработка ГНСС-измерений.

3.2.2 Вычисление смещений и компонент деформации.

3.2.3 Интерполяция результатов.

3.2.4 Визуализация параметров движений и деформаций в районе контрольной геодезической сети.

3.2.5 Анализ разрывных нарушений в районе сейсмогенерирующего разлома Сан-Андреас.

3.3 Исследование механизма упругой отдачи в связи с подготовкой и реализацией сильного землетрясения.

3.3.1 Модель упругой отдачи.

3.3.2 Практическая иллюстрация механизма упругой отдачи.

3.4 Исследование современных движений на локальном геодинамическом полигоне ГУП Мое НПО «Радон».

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Анализ сейсмотектонических движений земной коры по данным наблюдений глобальных навигационных спутниковых систем"

Актуальность работы. Естественные геодинамические процессы, протекающие в земной коре, проявляются в виде различных типов движений. Они могут иметь монотонный характер, когда различные участки земной коры однонаправлено движутся вдоль линий разломов в локальном масштабе или вдоль границ глобальных тектонических плит. Движения могут быть скачкообразными и проявляться в форме землетрясений. В обоих случаях движения являются причиной деформирования земной поверхности.

Для изучения и анализа движений и деформаций земной коры применяются различные измерительные средства геодезии и геофизики: высокоточные геодезические измерения; инклинометры и деформографы, тензодатчики и др. Геодезия играет важную роль в исследованиях деформации земной коры путем измерения вариаций ее формы и размеров в различном пространственном и временном масштабе. Среди современных геодезических методов большой интерес сегодня представляют методы космической геодезии, реализуемые путем использования глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и КАУ8ТАЯ-СР8.

Применение ГНСС стало общепринятой практикой при определении долгопериодических (продолжительностью от года и до десятков лет) движений и деформаций земной коры в глобальном и региональном масштабах. Использование непрерывных спутниковых измерений предпочтительно при измерении деформаций, вызванных землетрясениями и извержениями вулканов. ГНСС широко применяются при изучении долгопериодических компонент сейсмических колебаний после крупных землетрясений и позволяют выявлять значительные постсейсмические смещения. Высокочастотные ГНСС-измерения дополняют существующие данные, улавливая обширные скачки криповых движений и деформаций, превосходя уровень точности существующих деформографов [99].

Выбор темы исследования обусловлен тем, что в отличие от классических методов геодезии (линейно-угловые измерения, нивелирование) ГНСС имеют ряд очевидных преимуществ: высокая оперативность измерений, практическая всепогодность, простота и высокая степень автоматизации выполнения измерений и т.д. Для исследований, связанных с изучением характера движений и деформаций в тех или иных районах земного шара, ключевым преимуществом данного метода космической геодезии является высокое временное разрешение результатов измерений [86].

Основой применения ГНСС для анализа движений земной поверхности является создание сетей постоянно работающих станций, оборудованных спутниковыми приемниками и аппаратурой передачи данных. В зависимости от плотности расположения пунктов, сети станций ГНСС позволяют регистрировать движения и деформации отдельных литосферных блоков, криповые, косейсмические и постсейсмические смещения вдоль линий разломов, а также смещения земной поверхности несейсмической природы. Эти возможности ГНСС являются весьма важными при изучении механизмов землетрясений, процессов их подготовки и подходов к прогнозированию.

На сегодняшний день в России в недостаточной степени развиты исследования деформационных процессов в районах локализации сильных землетрясений методами космической геодезии. Это обусловлено малым количеством плотных сетей непрерывных наблюдений, функционирующих продолжительное время, данные измерений в которых находятся в свободном доступе. Именно поэтому диссертационное исследование автора было сконцентрировано на уникальной наблюдательной сети, расположенной в районе г. Паркфилд, Калифорния, США. Сеть была создана и введена в эксплуатацию за несколько лет до одного из сильных землетрясений, произошедших в данном регионе за последние годы.

Таким образом, рассмотрение современных технологий ГНСС для изучения движений и деформаций земной поверхности в рамках настоящей диссертационной работы является актуальным. Задачи, решаемые в настоящей работе, имеют важное научное и практическое значение.

Цель работы. Основная цель диссертационной работы заключалась в оценке пространственно-временных характеристик движений и деформаций земной поверхности в связи с сейсмической активностью на основе применения ГНСС и современных геоинформационных технологий. Автором был осуществлен сбор измерительной информации, выполнена ее математическая обработка и анализ, что позволило получить новые характеристики, демонстрирующие механизм упругой отдачи в районе Паркфилдского землетрясения 2004 г.

В рамках диссертационной работы решены следующие основные задачи:

1. Разработана методика математической обработки наблюдений за движениями и деформациями земной поверхности в локальных спутниковых геодезических сетях. Осуществлена практическая реализация разработанной методики в виде компьютерных программ и расчетов.

2. Разработана методика визуального представления результатов накопления и разрядки упругих деформаций, в том числе, с использованием современных средств ГИС.

3. Исследовано влияние конфигурации элементов геодезической сети на результаты определения компонент деформации земной поверхности.

4. Разработана методика, позволяющая регистрировать разрывные нарушения и выявлять зоны накопления упругих напряжений по данным спутниковых геодезических измерений.

5. Разработанные методики применены к анализу движений и деформаций земной коры в районе сильного землетрясения (М=6,0) в г. Паркфилд

Калифорния, США) 28.09.2004 г. Получены важные характеристики процесса накопления и разрядки упругих деформаций, связанные с данным сейсмическим событием.

Научная новизна. В рамках работы предложена оригинальная методика математической обработки результатов спутниковых геодезических измерений с целью определения параметров движений и деформаций земной поверхности. Предложенная методика представляет собой единую технологическую последовательность, которая обеспечивает эффективный мониторинг движений и деформаций земной поверхности, позволяет отслеживать состояние зон накопления деформаций и контролировать положение разрывных нарушений. В рамках методики предложены и реализованы алгоритмы выявления зон накопления упругих деформаций и тектонических нарушений и визуального кинематического представления результатов определения движений и деформаций земной поверхности. Показана эффективность использования локальной координатной системы отсчета при анализе смещений пунктов контрольной геодезической сети в рамках решения поставленной задачи.

Основные защищаемые положения:

1. Разработанная методика математической обработки результатов спутниковых геодезических измерений обеспечивает эффективный геодинамический мониторинг деформаций земной поверхности в сейсмоопасных районах.

2. Разработанный алгоритм визуального кинематического представления результатов накопления и разрядки упругих деформаций позволяет оценивать состояние зон накопления деформаций и производить локализацию разрывных нарушений.

3. Подтверждено влияние конфигурации элементов геодезической сети на результаты определения компонент деформации земной поверхности.

Обоснована оптимальность выбора равносторонних треугольных элементов спутниковой геодезической сети, предназначенной для геодинамического мониторинга. 4. На основе модели упругой отдачи получена количественная оценка времени накопления упругих деформаций перед сильным землетрясением (М=6,0) в г. Паркфилд (Калифорния, США) 28.09.2004 г. Практическая значимость работы. Разработанная методика позволяет выполнять анализ геодинамической активности на основе данных ГНСС-измерений в произвольной геодезической сети в любом регионе земного шара, в том числе и в районах с низким уровнем сейсмической активности. Предложенный подход может найти применение при анализе геодинамической безопасности в ходе строительства экологически опасных объектов, в частности объектов ядерно-топливного цикла (ЯТЦ); при контроле деформаций в районах активного вулканизма; при мониторинге разработок месторождений углеводородов и т.д.

На основе полученных результатов анализа конфигурации конечных элементов могут быть выработаны методические рекомендации по выбору элементов геодезической сети для геодинамического мониторинга.

Предложенный автором алгоритм количественного оценивания времени накопления упругих деформаций на основе модели упругой отдачи может быть использован при долгосрочном изучении динамики сейсмогенных разломов.

Апробация работы и публикации. Результаты диссертационного исследования докладывались на следующих научных семинарах:

- семинары лаборатории геоинформатики ГЦ РАН и геодезического отдела ЦНИИГАиК;

- 63-й (2008 г.); 65-й (2010 г.) и 66-й (2011г.) научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК;

- международное совещание по проблемам геодезии, геодинамики и гравиметрии (Восточно-Сибирское АГП, Росреестр, Иркутск, 2010 г.);

- семинар МИТП РАН, 2010 г.;

- ежегодный семинар «Сагитовские чтения» (ГАИШ МГУ, Москва, 2011 г.) Результаты работы были представлены на следующих международных конференциях:

- международная конференция «50-летие Международного геофизического года и Электронный геофизический год» (Суздаль, Россия, 2007 г.);

- Международная научно-техническая конференция «Геодезия, картография и кадастр — XXI век», посвященная 230-летию основания МИИГАиК (Москва, Россия, 2009 г.);

- Международная конференция «Итоги Электронного геофизического года» (Переславль-Залесский, Россия, 2009 г.);

- 6-ая Международная научно-практическая конференция «Геопространственные технологии и сферы их применения» (ОеоРогт+, Москва, Россия, 2010 г.);

- XXV Генеральная ассамблея Международного геодезического и геофизического союза (ШОв). Секция «Тектоническая геодезия и землетрясения» (Мельбурн, Австралия, 2011 г.);

- XVII Международная конференция «Проблемы сейсмотектоники» (ИФЗ РАН, Москва, Россия, 2011 г.).

Разработанная комплексная методика прошла апробацию в ходе научно-изыскательских работ при исследовании режима движений и деформаций на одном из объектов ЯТЦ, ГУЛ МосНПО «Радон».

Публикации. Основные результаты исследований автора по теме диссертационной работы опубликованы в пяти печатных работах в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Личный вклад автора. Автором диссертации выполнена непосредственная разработка и составление соответствующих алгоритмов оценки движений и деформаций земной поверхности. Для анализа и интерпретации данных, полученных в результате обработки повторных ГНСС-измерений, и визуального представления деформационных параметров при участии автора было создано специализированное программное обеспечение. С его помощью автором выполнены все расчеты, получены временные ряды и построены соответствующие схемы параметров движений и деформаций. Автором получены временные характеристики реализации механизма упругой отдачи и накопления упругих деформаций в районе Паркфилдского землетрясения 2004 г. и выполнена оценка точности полученных величин.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы (всего 120 наименований, из них 48 на иностранном языке) и приложения. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста и содержит 37 иллюстраций и три таблицы. Приложение состоит из двух разделов.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Красноперов, Роман Игоревич

Заключение

В настоящей диссертационной работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований, способствующих решению важной научной задачи изучения движений и деформаций земной поверхности на основе высокоточных спутниковых геодезических измерений в сетях непрерывно действующих пунктов в связи с сильными сейсмическими событиями. Эта научная задача имеет непосредственное отношение к задаче геофизики — исследованию природы, свойств и геодинамической интерпретации деформационных характеристик и естественных геофизических полей, источники которых располагаются в недрах Земли.

В рамках диссертационной работы соискателем были решены следующие основные задачи:

1. Разработана методика математической обработки наблюдений за движениями и деформациями земной поверхности в локальных спутниковых геодезических сетях. Осуществлена практическая реализация разработанной методики в виде компьютерных программ и расчетов.

2. Разработана методика визуального представления результатов накопления и разрядки упругих деформаций, в том числе, с использованием современных средств ГИС.

3. Исследовано влияние конфигурации элементов геодезической сети на результаты определения компонент деформации земной поверхности.

4. Разработана методика, позволяющая регистрировать разрывные нарушения и выявлять зоны накопления упругих напряжений по данным спутниковых геодезических измерений.

5. Разработанные методики применены к анализу движений и деформаций земной коры в районе сильного землетрясения (М=6,0) в г. Паркфилд (Калифорния, США) 28.09.2004 г. Получены важные характеристики

125 процесса накопления и разрядки упругих деформаций, связанных с данным сейсмическим событием.

Методика, разработанная в рамках диссертационного исследования, представляет собой единую технологическую последовательность операций и процедур математической обработки результатов ГНСС измерений. Среди ее основных особенностей и достоинств можно выделить следующее:

1. В рамках предложенной методики используется локальная координатная система отсчета. Это позволяет существенно ослабить шумовую компоненту, вносимую координатами пунктов, полученными в результате уравнивания региональных и глобальных сетей.

2. Предложенная методика реализует обработку разностей повторных измерений, что позволяет повысить точность искомых деформационных характеристик.

3. Для достижения оптимальной конфигурации конечных элементов сети методика включает в себя алгоритм, основанный на триангуляции Делоне.

4. В рамках данной технологической последовательности предложена и реализована процедура кинематического графического представления результатов деформационного анализа.

5. Для изучения состояния разломной зоны в технологическую последовательность включен алгоритм трансформирования результатов определения смещений в координатную систему отсчета, связанную с разломом. Это позволяет использовать методику непосредственно для изучения механизма упругой отдачи.

6. Для анализа разрывных нарушений, в методику включен специальный алгоритм. Это дает возможность выявлять разрывные нарушения и оценивать состояние разломных зон, в частности в ходе процесса подготовки землетрясения.

7. Предложенная методика может быть реализована в виде общего регламента проведения деформационного анализа по наблюдениям в локальных контрольных сетях.

В результате применения разработанной методики получены новые характеристики (временные ряды) движений земной поверхности в связи с подготовкой и разрядкой напряжений после сильного землетрясения (Приложение 2). Был выполнен анализ полученных рядов и осуществлена их интерпретация.

Разработанная методика дает возможность анализа геодинамической активности в любом регионе земного шара, в том числе и в районах с низким уровнем сейсмической активности, где движения земной поверхности могут быть вызваны факторами, не связанными с взаимным перемещением литосферных блоков. Предложенный подход может найти применение при анализе геодинамической безопасности в ходе строительства экологически опасных объектов, в частности объектов ядерно-топливного цикла (ЯТЦ); при контроле деформаций в районах активного вулканизма; при мониторинге разработок месторождений углеводородов и т.д.

Проведено исследование, направленное на изучение влияния конфигурации элементов геодезической сети на результаты определения компонент деформации земной поверхности. В результате моделирования сделан вывод об оптимальности выбора равносторонних треугольников в качестве элементов спутниковой геодезической сети, предназначенной для геодинамического мониторинга.

Выполнен анализ состояния разломной зоны в районе г. Паркфилд в период подготовки землетрясения 2004 г. и в потсейсмический период. Сделан вывод об обоснованности применения теории упругой отдачи к данному сейсмическому событию. Получена количественная оценка времени накопления упругих деформаций перед землетрясением.

Сформулированные в диссертационном исследовании положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретическими решениями и данными спутниковых геодезических измерений. Они получены на основе современных методов и подходов к изучению движений и деформаций земной поверхности с использованием обобщенного метода наименьших квадратов. Методика, предложенная автором, основана на конечно-элементном методе деформационного анализа. Проведенное в рамках диссертационной работы исследование вносит определенный вклад в процедуры пространственно-временного анализа сейсмотектонических данных при решении задач геодинамики и выявления активных участков разломных зон.

Благодарности

Автор выражает особую благодарность и признательность научному руководителю, Владимиру Ивановичу Кафтану, и научному консультанту, академику Алексею Джерменовичу Гвишиани, за неоценимую помощь, постоянное внимание и поддержку в ходе работы над диссертацией. Автор благодарит Платона Петровича Юровского за помощь в создании программы обработки повторных измерений. Автор глубоко признателен Петру Александровичу Докукину за предоставленные ценные материалы по теме диссертационного исследования. Автор также хотел бы поблагодарить Виктора Николаевича Татаринова за предварительное рассмотрение диссертационной работы и высказанные ценные замечания. Кроме того, автор выражает признательность Валерию Анатольевичу Луповке и

Александру Александровичу Брагину за консультативную помощь и рекомендации по улучшению работы. Отдельно автор выражает глубокую признательность академику Александру Олеговичу Глико за высказанные ценные замечания и советы по теме диссертационного исследования.

Автор искренне благодарит сотрудников ГЦ РАН — H.A. Сергееву С.М. Агаяна, В.Н. Морозова, Э.О. Кедрова, А.И. Рыбкину, О.О. Пятыгину, A.A. Шибаеву и многих других — за оказанную помощь в ходе подготовки диссертации.

Особую благодарность автор выражает своим родителям, Ольге Николаевне Пыдриной и Игорю Эриковичу Красноперову, за безграничное терпение, поддержку и помощь в работе над диссертацией.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Красноперов, Роман Игоревич, Москва

1. Андерсон Е.Б., Белов C.B., Камнев E.H., Колесников И.Ю., Лобанов Н.Ф., Морозов В.Н., Татаринов В.Н. Подземная изоляция радиоактивных отходов / Под ред. Морозова В.Н. — М.: Издательство «Горная книга», 2011. —592 с.

2. Антонович K.M. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. В 2 т. Т. 1. — М.: ФГУП «Картгеоцентр», 2005. — 334 с.

3. Антонович K.M. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. В 2 т. Т. 2. — М.: ФГУП «Картгеоцентр», 2006. — 360 с.

4. Березко А.Е., Соловьев A.A., Гвишиани А.Д., Жалковский Е.А., Краснопёрое Р.И., Смагин С.А., Болотский Э.С. Интеллектуальная географическая информационная система «Данные наук о Земле по территории России» // Инженерная экология. 2008. № 5. с. 32—40.

5. Березко А.Е., Рыбкина А.И., Соловьев A.A., Красноперов Р.И. Интеллектуальная ГИС // Вестник ОНЗ РАН. 2009. Т. 1. — NZ3002. doi:10.2205/2009NZ000006

6. Республика Коми, 17—20 мая 2011 г. — Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011. —с. 19—21.

7. Геодезические методы изучения деформаций земной коры на геодинамических полигонах: Методическое руководство. — М.: ЦНИИГАиК, 1985. — 113 с.

8. Геодинамические исследования / Научно-технический сборник под. ред. Л.И. Серебряковой — М.: ФГУП «ЦНИИГАиК», 2011. — 150 с.

9. Геологический словарь. В 2 т. Т1. — М.: Недра, 1973. — 487 с.

10. Геологический словарь. В 2 т. Т2. — М.: Недра, 1973. — 456 с.

11. Герасименко М.Д., КасахараМ., Шестаков Н.В. Оптимальное проектирование схемы деформационных геодезических сетей // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2002. № 4. — с. 21—35.

12. Герасименко М.Д., Шароглазова Г.А. Определение современных движений земной коры из повторных измерений // Геодезия и картография. 1985. №7. — с. 25—29.

13. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. — М.: Наука, 1975. — 536 с.

14. ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. Навигационный радиосигнал в диапазонах LI, L2. Редакция 5.1. — М.: Российский НИИ космического приборостроения, 2008. — 74 с.

15. Делоне Б.Н. О пустоте сферы // Изв. АН СССР. ОМЕН. 1934. № 4. с. 793—800.

16. Деннис Дж.Г. Международный словарь английских тектонических терминов / Под ред. Богданова A.A. — М.: Мир. 1971. — 288 с.

17. Докукин П.А., Кафтан В.И., Красноперов Р.И. Влияние формы треугольников в геодезической сети на результаты определения деформаций земной поверхности // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2010. №5. — с. 6—11.

18. Евстафьев О.В. Наземная инфраструктура ГНСС для точного позиционирования / Под ред. В.В. Трошева. — М.: Проспект, 2009. — 48 с.

19. Есиков Н.П. Современные движения земной поверхности с позиций теории деформации. — Новосибирск: Наука, Сиб. отд. АН, 1991. — 226 с.

20. Зубович A.B., Мухамедиев Ш.А. Метод наложенных триангуляций для вычисления градиента скорости горизонтальных движений: приложение к Центрально-Азиатской GPS-сети // Геодинамика и тектонофизика. 2010. Т. 1. № 2. — с. 169—185.

21. Инструкция о построении государственной геодезической сети СССР. — М.: Недра, 1966. —342 с.

22. Капралов Е.Г., Кошкарев A.B., ТикуновВ.С. и др. / Под ред. ТикуноваВ.С. Основы геоинформатики: В 2 кн. Кн. 1: Учеб. пособие для студ. вузов. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 352 с.

23. Капралов Е.Г., Кошкарев A.B., Тикунов B.C. и др. / Под ред. Тикунова B.C. Геоинформатика: Учеб. для студ. вузов. — М: Издательский центр «Академия», 2005. — 480 с.

24. Кафтан В.И. Вопросы определения вертикальных смещений земной коры // Геодезия и картография. 1986. №10. — с. 47—51.

25. Кафтан В.И. Геодезические методы решения геодинамических задач // Геодезия и картография. 2008. №9. — с. 6—14.

26. Кафтан В.И. Место геодезической геодинамики в системе знаний о Земле // Кадастр недвижимости. 2012. №2. — с. 43—46.

27. Кафтан В.И., Докукин П.А. Определение смещений и деформаций по данным спутниковых геодезических измерений // Геодезия и картография. 2007. №9. — с. 18—22.

28. Кафтан В.И., Красноперов Р.И., Юровский П.П. Графическое представление результатов определения движений и деформаций земной поверхности средствами глобальных навигационных спутниковых систем // Геодезия и картография. 2010. №11. — с. 2—7.

29. Кафтан В.И. Временной анализ геопространственных данных: кинематические модели: дис. . д-ра техн. наук: 25.00.35 / Кафтан Владимир Иванович; Место защиты: Моск. гос. ун-т путей сообщения. — М., 2003. — 284 с. РГБ ОД, 71:05-5/47.

30. Кашин JI.A. Памяти моего друга, выдающегося ученого-геоморфолога, картографа-геодезиста Юрия Александровича Мещерякова / В кн. Юрий Александрович Мещеряков. Воспоминания, научные статьи. — М.: Медиа-Пресс, 2002. — с.45—51.

31. Кедров O.K. Сейсмические методы контроля ядерных испытаний / Кедров O.K.; Ин-т физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; Ин-т стратег, стабильности М-ва РФ по атом, энергии. — М.; Саранск: Тип. «Крас. Okt.», 2005.—420 с.

32. Короновский H.B. Общая геология. — М.: Изд-во Московского университета, 2002. — 405 с.

33. Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика разломных зон осадочных бассейнов и процессы подготовки землетрясений // Прогноз землетрясений № 11. — М.; Душанбе: Дониш, 1989. — с. 52—60.

34. Кузьмин Ю.О. Современные суперинтенсивные деформации земной поверхности в зонах платформенных разломов // Геологическое изучение и использование недр: Информационный сборник. 1996. №4. — с. 43—53.

35. Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика и оценка геодинамического риска при недропользовании. — М.: Аг-во экон. новостей, 1999. — 220 с.

36. Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика разломных зон // Физика Земли. 2004. №10.— с. 95—112.

37. Кузьмин Ю.О. Тектонофизика и современная геодинамика // Физика Земли. 2009. №11. — с. 44—60.

38. Кузьмин Ю.О., Жуков B.C. Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород. — М.: МГГУ, 2004. — 280 с.

39. Ландау Л.Д., ЛифшицЕ.М. Теоретическая физика: Учеб. пособ. для вузов. В 10 т. Т. 7. Теория упругости. — М.: Физматлит, 2003. — 264 с.

40. Левин В.Е., Прилепин М.Т., Баранова С.М. К проблеме обнаружения деформационных предвестников землетрясений // Геофизический мониторинг Камчатки. — Петропавловск-Камчатский: ГС РАН, 2006. — с. 53—61.

41. Магницкий В.А. Основы физики Земли. — М.: Изд-во геодезической литературы, 1953. —290 с.

42. Макаров B.JL, Хлобыстов В.В. Сплайн-аппроксимация функций: Учебное пособие для студентов вузов. — М.: Высш. шк., 1983. — 80 с.

43. Мовсесян Р.А. Сейсмическая геодезия. Новое направление в геодинамике и геодезии. — Ереван: Центр Геокарт, 2007. — 136 с.

44. Николаев Н.И. Новейшая тектоника и геодинамика литосферы. — М.: Недра, 1988. —491 с.

45. Основные положения о государственной геодезической сети Российской Федерации: ГКИНП (ГНТА)-01-006-03 — М.: Роскартография, 2004. — 14 с.

46. Певнев А.К. Прогноз землетрясений: геодезические аспекты проблемы // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1988. №12. — с. 88—98.

47. Певнев А.К. Пути к практическому прогнозу землетрясений. — М.: ГЕОС, 2003. — 163 с.

48. Певнев А.К. О месте геодезического мониторинга в проблеме прогноза землетрясений. // Науки о Земле. 2011. №1. — с. 40—49.

49. Пеллинен Л.П. Высшая геодезия (Теоретическая геодезия). — М.: Недра, 1978, — 264 с.

50. Прилепин М.Т. Использование глобальных спутниковых систем для изучения деформаций земной коры // Современная динамика литосферы континентов. — М.: Недра. 1995. — с. 300—315.

51. Прилепин М.Т., Баласанян С., Баранова С.М. и др.. Изучение кинематики Кавказского региона с использованием спутниковых технологий // Физика Земли. 1997. №6. — с. 68—75.

52. Прилепин М.Т., Баранова С.М. О нормировке деформаций, измеренных с помощью GPS // Геофизические исследования. Изд. ИФЗ РАН. Вып. 3. 2005, —с. 116—122.

53. Руководство оператора: Topcon Tools. Редакция "G". — М.: Топкон позишионинг системе, 2006. — 455 с.

54. Руководство по созданию и реконструкции городских геодезических сетей с использованием спутниковых систем TJIOHACC/GPS: ГКИНП (ОНТА)-01-271-03. — М.: ЦНИИГАиК, 2003. — 65 с.

55. Сидоров В.А., Кузьмин Ю.О. Пространственно-временные характеристики современной динамики геофизической среды сейсмических и асейсмических областей // Сб. Дискретные свойства геофизической среды. — М.: Наука, 1989. — с. 33—46. (б)

56. Сидоров В.А., Кузьмин Ю.О. Современные движения земной коры осадочных бассейнов. — М.: Наука, 1989. — 183 с. (а)

57. Скворцов A.B. Триангуляция Делоне и её применение. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. — 128 с.

58. Современная тектонофизика. Методы и результаты: Материалы Второй молодежной школы семинара. — М.: ИФЗ РАН, 2011. Т. 2 — 204 с.

59. Соколовский А.К. Общая геология. В 2 т. Т. 1. — М.: КДУ, 2006. — 448 с.

60. Стеблов Г.М. Геодинамический мониторинг Северной Евразии по данным спутниковой геодезии Электронная презентация. // Семинар по геодинамике ГАИШ МГУ, 2 декабря 2010 г.

61. Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика: геологические приложения физики сплошных сред. В 2 ч. Ч. 1. — М.: Наука, 1985. — 376 с.

62. Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика: геологические приложения физики сплошных сред. В 2 ч. Ч. 2. — М.: Наука, 1985. — 360 с.

63. Хаин В.Е. Современная геодинамика: достижения и проблемы // Природа. 2002. №1. —с. 56—81.

64. Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики: Учебник. — М.: КДУ, 2005. — 560 с.

65. Шестаков Н.В., Герасименко М.Д. К вопросу об оптимальном проектировании деформационных геодезических GPS сетей // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2009. №5. — с. 11—17.

66. Шестаков Н.В., Герасименко М.Д. Оптимальное проектирование деформационных GNSS сетей. —Владивосток: Дальнаука. 2009. — 134 с.

67. Bakun W.H., Lindh A.G. The Parkfield, California, Earthquake Prediction Experiment // Science. 1985. Vol. 229. No. 4714. — pp. 619—624.

68. Bakun W.H., McEvilly T.V. Earthquakes near Parkfield, California: Comparing the 1934 and 1966 Sequences // Science. 1979. Vol. 205. — pp. 1357—1377.

69. Banyai L. The role of the elastic rebound theory in design and evaluation of deformation surveys // Tectonophysics. 1992. Vol. 202. — pp. 107—110.

70. Barber С. В., DobkinD.P., Huhdanpaa H.T. The Quickhull Algorithm for Convex Hulls // ACM Transactions on Mathematical Software. 1996. Vol. 22. No. 4, —pp. 469—483.

71. Beriozko A., Lebedev A., Soloviev A., Krasnoperov R., Rybkina A. Geoinformation system with algorithmic shell as a new tool for Earth sciences137

72. Russian Journal of Earth Sciences. 2011. Vol. 12. No. 1. — ES1001. doi: 10.2205/2011ES000501.

73. Berlin G.L. Earthquakes and the urban environment. — Boca Raton FL: CRC Press, Inc., 1980. — 282 pp.

74. BockY., Nikolaidis R.M., de Jonge P.J., BevisM. Instantaneous geodetic positioning at medium distances with the Global Positioning System // Journal of Geophysical Research. 2000. Vol. 105. — pp. 28 233—28 253.

75. BruyninxC. EPN Central Bureau. EPN — the EUREF permanent GNSS network.: Quick reference card. — s.l.: s.n., 2008. URL: www.epncb.oma.be/epnflyer.pdf (дата обращения: 27.01.2011).

76. Crustal Dynamics Data Information System. Home page. URL: http://cddis.nasa.gov/intro.html (дата обращения: 24.01.2011).

77. Davison С. The Tango (Japan) earthquake of 7 March 1927 // The Geographical Journal. 1928. Vol. 72. No. 5. —pp. 456—461.

78. Dermanis A., Kotsakis Ch. Estimating Crustal Deformation Parameters from Geodetic Data: Review of Existing Methodologies. Open Problems and New Challenges // International Association of Geodesy Symposia. 2005. Vol. 131. — pp. 7—18.

79. EUREF Permanent GNSS Network. Home page. EPN Central Bureau Information System. URL: http://www.epncb.oma.be/ (дата обращения: 27.01.2011).

80. Gurtner W., Estey L. RINEX. The Receiver Independent Exchange Format. Version 3.01. — s.l.: s.n., 2009. 44 pp.

81. Hoffmann-Wellenhof В., Lichtenegger H., Wasle E. GNSS — Global Navigation Satellite Systems. GPS, GLONASS, Galileo, and more. — Vienna: Springer-Verlag Wien, 2008. — 516 pp.

82. Hudnut K.W., Bock Y., Galetzka J.E., Webb F.H., Young W.H. The Southern California Integrated GPS Network // The 10th FIG International Symposium on Deformation Measurements. 19—22 March 2001 Orange, California, USA. 2001, —pp. 129—148.

83. International GNSS Service. Home page. URL: http://igscb.jpl.nasa.gov/ (дата обращения: 27.01.2011).

84. Jennings С.W., Strand R.G., Rogers Т.Н. Geologic map of California.-California Division of Mines and Geology. Geologic Data Map No. 2. Map. — 1977. — Scale 1:750 000, 75 km in 1 cm.

85. Kaftan V.I., Ostach O.M. Vertical land deformation in Caucasus region // Earthquake prediction Research. 1996. Vol. 5. —pp. 235—245.

86. Kanamori H. Mode of strain release associated with major earthquake in Japan / In: Donath F.A. (editor) Annual Review of Earth and Planetary Sciences // Annual Reviews, Palo Alto, Calif. 1972. Vol. 1. — 213 pp.

87. Kouba J. A guide to using International GNSS Service (IGS) Products. — Ottawa: Geodetic Survey Division. Natural Resources Canada, 2009. — 34 pp. URL: ftp://www.igs.org/igscb/resource/pubs/UsingIGSProductsVer21 .pdf (дата обращения: 13.10.2011).

88. Krasnoperov R. Earth crust motion and deformation analysis based on space geodesy methods // Russian Journal of Earth Sciences. 2009. Vol. 11. No. 1. — ES1002. doi: 10.2205/2009ES000394.

89. Langbein J., Bock Y. High-rate real-time GPS network at Parkfield: Utility for detecting fault slip and seismic displacements // Geophysical Research Letters. 2004. Vol. 31, —L15S20.

90. Li Q., Liu M. Initiation of the San Jacinto Fault and its Interaction with the San Andreas Fault: Insights from Geodynamic Modeling // Pure and Applied Geophysics. 2007. Vol. 164. — pp. 1937—1945. doi: 10.1007/s00024-007-0262-z.

91. Meade B.J., Hager B.H. Block models of crustal motion in southern California constrained by GPS measurements // Journal of Geophysical Research. 2005. Vol. 110, —B03403. doi: 10.1029/2004JB003209.

92. Moore E. H. On the reciprocal of the general algebraic matrix // Bulletin of the American Mathematical Society. 1920. Vol. 26 (9). — pp. 394—395. doi: 10.1090/S0002-9904-1920-03322-7

93. Noll C.E. The Crustal Dynamics Data Information System: A resource to support scientific analysis using space geodesy // Advances in Space Research. 2010. Vol. 45. Iss. 12. — pp. 1421—1440.140

94. Ostach O.M., Pellinen L.P. Some results of crustal deformation studies carried out at geodinamic testing grounds of GUGK // 6-th Int. Symp. Geod. And Phys. Earth, Potsdam, Aug. 22—27, 1988: Abstr., — Berlin: s.n., 1989. — 64 pp.

95. Penrose R. A generalized inverse for matrices // Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. 1955. Vol. 51. — pp. 406—413. doi: 10.1017/S0305004100030401.

96. Prilepin M.T., BonillaR., Bouin M.-N., et al.. Comparative study of Caucasus and Pyrenees as peripheral parts of the Mediterranean Alpine Belt. // Proceedings of Wegener Project. — Greece: [s.n.], 2003. — p. 112—119.

97. ReidH.F. The Mechanics of the Earthquake, The California Earthquake of April 18, 1906 / Report of the State Investigation Commission. Vol. 2. — Washington, D.C.: Carnegie Institution of Washington, 1910. — pp. 16—28.

98. Reid's Elastic Rebound Theory. USGS Earthquake Hazards Program. URL: http://earthquake.usgs.gOv/regional/nca/1906/l 8april/reid.php (дата обращения: 19.04.2012).

99. SagiyaT. A decade of GEONET: 1994—2003. The continuous GPS observation in Japan and its impact on earthquake studies. // Earth Planets Space. 2004. Vol. 56. — pp. xxix—xli.

100. Sandwell D.T. Biharmonic Spline Interpolation of GEOS-3 and SEAS AT Altimeter Data // Geophysical Research Letters. 1987. Vol. 14. No. 2. — pp. 139—142.

101. Sato H. Characteristics of vertical movements of the crust in Tohoku District, Japan, through geodetic data // J. Geod. Res. 1995. Vol. 2. No. 48. — pp. 109—112.

102. Scripps Orbit and Permanent Array Center. Home page. URL: http://sopac.ucsd.edu/ (дата обращения: 06.10.2011).

103. Strange W.E. The Impact of Refraction Correction on Leveling Interpretations in Southern California // Journal of Geophysical Research. 1981. Vol. 86. No. B4. — pp. 2809—2824. doi:10.1029/JB086iB04p02809.

104. USA Prime Imagery Digital map., / ESRL, 2010. URL: http://server.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/I3ImageryPrimeWorld 2D/MapServer/ (дата обращения: 17.12.2011).

105. Wallace R.E. (editor) The San Andreas fault system, California. U.S. Geological Survey professional paper 1515. — Washington, D.C.: U.S. Government printing office, 1990, — 405 pp.

106. Williams S.D.P., Bock Y., Fang P., et al.. Error analysis of continuous GPS position time series // Journal of geophysical research. 2004. Vol. 109. — B03412. doi: 10.1029/2003JB002741.

107. Xu G. GPS. Theory, algorithms and applications. Second edition. — New York: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. — 340 pp.