DDMWPSO算法和斷層三維向錯(cuò)模型研究及應(yīng)用.pdf

1、大地測(cè)量反演理論和方法廣泛應(yīng)用于地殼形變分析、區(qū)域速度場(chǎng)模型構(gòu)建、斷層活動(dòng)研究和地震危險(xiǎn)區(qū)厘定等地學(xué)領(lǐng)域。大地測(cè)量反演的地球物理模型和反演方法是大地測(cè)量反演問(wèn)題的核心，地球物理模型是對(duì)地學(xué)事件的數(shù)學(xué)描述，是正確認(rèn)識(shí)地學(xué)事件的前提?；诮⒌奈锢砟Ｐ停ㄟ^(guò)大地測(cè)量反演方法能夠映射出可觀測(cè)到的資料中所蘊(yùn)涵的無(wú)法直接觀測(cè)到的地學(xué)事件的狀態(tài)，進(jìn)而研究其變化的機(jī)制、過(guò)程和規(guī)律，并做出合理的預(yù)測(cè)。本文以經(jīng)典粒子群算法(PSO)和向錯(cuò)理論為基礎(chǔ)，圍繞

2、維多樣動(dòng)態(tài)權(quán)重粒子群算法和向-位錯(cuò)模型的研究及其在斷層活動(dòng)研究中的應(yīng)用為中心展開(kāi)討論。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)經(jīng)典粒子群算法收斂性不足以及線性權(quán)重和非線性權(quán)重PSO算法收斂速度較慢這一問(wèn)題，為增強(qiáng)解的收斂性和提高解的收斂速度，在對(duì)經(jīng)典粒子群算法深入研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)粒子維多樣性采用混沌策略對(duì)粒子進(jìn)行變異，提出了維多樣性動(dòng)態(tài)權(quán)重粒子群算法(DDMWPSO)，不同粒子各維權(quán)重在迭代過(guò)程中能夠自適應(yīng)地調(diào)整，進(jìn)而求得參數(shù)的最優(yōu)估值

3、。并通過(guò)模擬計(jì)算對(duì)該方法的穩(wěn)定性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。⑵利用青藏高原東北緣實(shí)測(cè)的GPS數(shù)據(jù)，基于DDMWPSO方法反演了祁連山斷裂帶、海原斷裂帶和六盤(pán)山斷裂帶的斷層滑動(dòng)速率，并同地質(zhì)研究和他人結(jié)果進(jìn)行了比較和分析。同時(shí)，結(jié)合歐拉矢量利用DDMWPSO算法構(gòu)建了青藏高原東北緣速度場(chǎng)模型，結(jié)果表明，一定程度上該方法克服了速度場(chǎng)模型求解過(guò)程中的復(fù)雜程序，可以快速地獲取區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)速度場(chǎng)模型，且其精度不低于最小二乘配置法的計(jì)算結(jié)果。實(shí)例應(yīng)用進(jìn)一步

4、驗(yàn)證了DDMWPSO算法的穩(wěn)定性和有效性。⑶針對(duì)斷層活動(dòng)可能存在的轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，基于向錯(cuò)理論，在斷層一維轉(zhuǎn)動(dòng)與地表形變關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了彈性均勻介質(zhì)中斷層三維轉(zhuǎn)動(dòng)與地表形變的關(guān)系式，分析了斷層傾角和深度變化對(duì)斷層轉(zhuǎn)動(dòng)引起的地表位移的影響，計(jì)算結(jié)果表明，斷層轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)地表位移的影響隨著斷層深度的增加不斷衰減，地表位移對(duì)不同傾角斷層的轉(zhuǎn)動(dòng)有不同的響應(yīng)。斷層以不同方式轉(zhuǎn)動(dòng)相同的量產(chǎn)生的水平位移和垂直形變?cè)跀?shù)值大小上相近，且形變的空間分布與斷層的

5、轉(zhuǎn)動(dòng)方式有關(guān)。斷層三維轉(zhuǎn)動(dòng)與滑動(dòng)引起的地表形變?cè)跀?shù)值大小上有區(qū)別，但具有相同的量級(jí)，斷層滑動(dòng)引起的形變范圍相對(duì)斷層轉(zhuǎn)動(dòng)較為廣泛。從水平速度方向看，斷層轉(zhuǎn)動(dòng)引起的水平速度方向趨于漸進(jìn)旋轉(zhuǎn)，這種漸進(jìn)變化的速度方向特征更符合于描述GPS觀測(cè)到的中國(guó)大陸局部區(qū)域(川滇地區(qū)、青藏高原東北緣等)的位移旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。⑷基于GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用多面函數(shù)法計(jì)算和分析了龍門(mén)山地區(qū)震前的形變和應(yīng)變特征，2008年汶川地震前龍門(mén)山地區(qū)應(yīng)變快速積累，龍門(mén)山斷裂帶中段