淺探區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性大地測量監(jiān)測方法及應(yīng)用

冀建文

【摘 要】本文講述了區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性大地測量檢測方法，如：區(qū)域地表變化監(jiān)測、重力場變化監(jiān)測和地質(zhì)地震水文的實時監(jiān)測。并以環(huán)渤海區(qū)域為案例，重點闡述測量監(jiān)測的應(yīng)用，從區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性大地測量監(jiān)測和區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性評價上分析，旨在為相關(guān)工作提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】區(qū)域地質(zhì)；環(huán)境穩(wěn)定性；大地測量檢測

區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性大地測量監(jiān)測系統(tǒng)被廣泛使用，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展下，提升監(jiān)測精準(zhǔn)性，為政府制定發(fā)展方向和決策、經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支撐，在該技術(shù)不斷發(fā)展形式下，GNSS、水準(zhǔn)和重力等大地測量技術(shù)，在地殼變化測量中起良好的作用。

一、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性大地測量監(jiān)測方法

地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性大地的測量監(jiān)測，要結(jié)合地球構(gòu)造和非構(gòu)造力發(fā)展程度，如地表和內(nèi)部的各種變化。一直以來，大地測量技術(shù)為科學(xué)發(fā)展提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并有詳細(xì)的重力場和地表變化。地表變化的監(jiān)測技術(shù)則是通過水準(zhǔn)、InSAR技術(shù)和GNSS技術(shù)等獲取數(shù)據(jù)信息，如區(qū)域地塊的運動和沉降情況，重力場則是利用地面和衛(wèi)星重力等多種監(jiān)測手段獲取[1]。另外，區(qū)域中的地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性，需要考慮多種地質(zhì)環(huán)境和其他數(shù)據(jù)資料，如裂縫分布，過往地震中的震級和深度分布等，為相關(guān)人員提供有效信息。

首先，區(qū)域地表變化監(jiān)測。該方法使用水準(zhǔn)和GNSS等手段，其中最常見為GNSS技術(shù)，具有布測靈活和精準(zhǔn)性強(qiáng)的特點，在我國使用范圍較廣，可實現(xiàn)對區(qū)域地殼變形和趨勢發(fā)展的實時檢查，最終數(shù)據(jù)整合提供有效信息。所以還要做好區(qū)域環(huán)境穩(wěn)定性的監(jiān)測工作，并利用收集檢測區(qū)域的CORS站數(shù)據(jù)和定期檢測的檢測網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)，對重點區(qū)域進(jìn)行布控，定期復(fù)測檢測點，完成高精度下區(qū)域地殼的變形。水準(zhǔn)檢測可以管控地殼的垂直度，可獲取有效收據(jù)。近幾年，我國在很多重大施工工程中，結(jié)合自然災(zāi)害發(fā)展趨勢，開展密集的監(jiān)測網(wǎng)，積累了大量觀測數(shù)據(jù)。另外，近幾年科技的發(fā)展，在大地測量監(jiān)測上有很大發(fā)展，其中一點是合成孔徑雷達(dá)干涉測量和差分干涉測量的技術(shù)，都是最近發(fā)展起來的可以快速檢測地質(zhì)變化的檢測手段，最大的優(yōu)勢就涉及范圍廣，精準(zhǔn)度高，可在同一區(qū)域中，獲取連續(xù)的地表變形資料，獲取最大尺度和長跨度下微小形變階段中的主要信息，為地殼變化提供精準(zhǔn)性的定量化數(shù)據(jù)，至今被廣泛運用于地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測中，提升測監(jiān)測的可靠性。

其次，重力場變化監(jiān)測。重力場反應(yīng)了地面和地殼重物質(zhì)分布和運動的狀態(tài)，結(jié)合重力場中的空間變化情況，可以推測出地區(qū)表面的位移和交換的內(nèi)容。高分辨率的重力場中信息的變化，就是陸地水從儲存和循環(huán)、海水位置變遷和地震形變等等地質(zhì)變化。針對不同形式的變化，使用不同的檢測方法，一般來說，將重力測量分為衛(wèi)星和地面重力測量兩種。其中地面重力測量包括區(qū)域氣質(zhì)環(huán)境站點的重力測量、海洋重力測量和航空重力測量。正常使用地面重力測量，因為精準(zhǔn)性高的特點，經(jīng)常作為解算重力場結(jié)構(gòu)的工作，但是也有缺點，即檢測范圍低，還可能出現(xiàn)檢測結(jié)果不同，每個區(qū)域的精準(zhǔn)度發(fā)生變化。衛(wèi)星重力測量則在獲取重力場監(jiān)測信息上有一定優(yōu)勢。在區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定重力場的測量和檢測方法，使用收集陸地重力觀測臺站的形式，連續(xù)進(jìn)行流動重力監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)、重力檢測數(shù)據(jù)的工作，如區(qū)域中的絕對和相對重力網(wǎng)、重力垂直梯度和微重力網(wǎng)等，提升綜合精準(zhǔn)度的檢測數(shù)據(jù)?；蛘呓Y(jié)合監(jiān)測需求，在地面上補充觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)獲取區(qū)域重力場變化的信息。

最后，地質(zhì)地震水文的實時監(jiān)測。區(qū)域地形分布下，對地質(zhì)災(zāi)害的分布工作有一定相關(guān)性，可以深入分析地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性下，對地震等地質(zhì)災(zāi)害的影響，或缺研究區(qū)域的地形分布特點，計算研究區(qū)域的邊坡角度等。并對區(qū)域中的活動斷裂性能，進(jìn)行穩(wěn)定檢測評價，在地震或者其他地質(zhì)災(zāi)害中，都經(jīng)歷了繁瑣的變化過程，體現(xiàn)一定繼承性和新型性，一般是構(gòu)造單元的分界線，并和地震中很多活動有聯(lián)系，在實際測量監(jiān)測中，考評穩(wěn)定性時分析活動斷裂帶，并做好斷層緩沖區(qū)評估。區(qū)域中歷史地震是進(jìn)行環(huán)境保護(hù)檢測評價手段的另一關(guān)鍵性因素，需要分析歷史地震特點，研究地震發(fā)生時的分布情況和地震來源，分析其危險性。并研究水文檢測資料，在地下水變化中，研究出地質(zhì)環(huán)境評價的多種評價因素。在區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性的評價中，結(jié)合研究區(qū)域的實際情況，整合有關(guān)工程資料和水文檢測資料，如做好地應(yīng)力和地殼物理形式等檢測資料，結(jié)合實際進(jìn)行監(jiān)測。

二、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性大地測量監(jiān)測的應(yīng)用

本文環(huán)渤海區(qū)域環(huán)境穩(wěn)定性大地測量監(jiān)測為基準(zhǔn)，因為該區(qū)域環(huán)境變化較明顯，可快速呈現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果，另外該區(qū)域是我國工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要區(qū)域，但是地質(zhì)變化較大，曾發(fā)生過大型地震，并且該區(qū)域?qū)儆诘刭|(zhì)松散區(qū)域，沉積物分布較多，地下水的過多使用，產(chǎn)生地面沉降。通過對此地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性的監(jiān)測，主要有下面幾點：

（一）區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性大地測量監(jiān)測

結(jié)合環(huán)渤海區(qū)域的主要特征和環(huán)境發(fā)展，將地殼構(gòu)造形變和沉降度作為主要的監(jiān)測內(nèi)容，監(jiān)測數(shù)據(jù)有：1999年-2014年基準(zhǔn)站監(jiān)測的數(shù)據(jù)，包括120多座基準(zhǔn)站。1999年-2013年570多座區(qū)域站數(shù)據(jù)信息；1977年-1999年所有國家一級水準(zhǔn)點的檢測數(shù)據(jù)。利用GAMIT/GLOBK軟件，進(jìn)行GNSS檢測數(shù)據(jù)的處理，獲得該區(qū)域中多方面的監(jiān)控結(jié)果，并使用非均勻分布的GNSS速度矢量，計算地質(zhì)空間中的連續(xù)變化應(yīng)變率場。

（二）區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性評價

結(jié)合對環(huán)渤海地區(qū)中地質(zhì)環(huán)境的特點，收集了大量的地質(zhì)環(huán)境的資料，使用最大剪應(yīng)變率、斷層樹木和緩沖區(qū)、地面沉降、地震頻次、地震帶峰值加速、地震能量等多重指標(biāo)的收集和提取，當(dāng)做區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性評價的指標(biāo)。并使用因子分析法技術(shù)，創(chuàng)建環(huán)渤海地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性定量評估的模型，進(jìn)行最終穩(wěn)定性評價。通過這八項指標(biāo)的有關(guān)信息，明確公共因子，確定公共因子得分系數(shù)，進(jìn)行最終定權(quán)，實現(xiàn)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性的定量評估[2]。經(jīng)過穩(wěn)定性大地測量結(jié)果的最終數(shù)據(jù)分析，計算出環(huán)渤海地區(qū)地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性的綜合評價，令結(jié)果和大地監(jiān)測數(shù)據(jù)、地震地質(zhì)監(jiān)測資料一致，并通過對區(qū)域斷裂和活動性，環(huán)渤海附近中張家口-蓬萊斷裂等多重位置的分布情況，并將歷史地震危險區(qū)，區(qū)域地質(zhì)環(huán)境不穩(wěn)定，和最終環(huán)境穩(wěn)定評價相符。

三、結(jié)論

綜上所述，隨著新科技的發(fā)展，大地測量技術(shù)廣泛使用，并且精準(zhǔn)度和空間分布較快，各種勢能不斷提升，在大力測量監(jiān)測方法上也在此基礎(chǔ)上，不斷積累。以往大地監(jiān)測上，主要提供區(qū)域精準(zhǔn)度上的測圖基準(zhǔn)和研究地球形狀。使用綜合性手段，觀察地球變化，至今已經(jīng)成為測量大地的主要手段。我國在地殼穩(wěn)定性測量和監(jiān)測基礎(chǔ)上，進(jìn)行現(xiàn)代大力測量的多種監(jiān)測數(shù)據(jù)，并融合到地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性的管理和檢測中，獲取了更好的效果，測量結(jié)果更加精細(xì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]瞿申潤.惠州市似大地水準(zhǔn)面精度檢測研究[J].測繪地理信息，2017，42（04）：73-76.

[2]邢樂林，孫文科，李輝等.用拉薩點大地測量資料檢測青藏高原地殼的增厚[J].測繪學(xué)報，2011，40（01）：41-44+58.