GNSS基准站网络发展历史和现状

板块是指由于地壳分裂而成的巨大且可移动的块体。不同的理论对应不同的板块划分方法，从而将整个地球表面岩石圈分为不同数目和类型的板块。块体指在新构造时期至今仍在活动的构造单元。由于利用GNSS技术对全球板块构造与块体运动的研究具有相似的布网原则和数据处理分析方法，因此本节对其统一论述。

研究全球板块构造与块体运动的传统方法一般基于地质与地球物理学理论，如利用洋中脊两边的地磁条带图像以及地壳岩石的年龄来反演板块构造运动。利用此类方法建立的地质板块运动模型基于若干假设，如板块是刚性的，且板块运动是线性的。但实际情况并非如此，相应的根据地质模型得到的板块构造理论不能真正、准确的反映地壳运动特征，且地质板块模型仅能反映百万年的平均构造运动，无法监测较短时间尺度的地质活动。

随着近几十年来空间大地测量技术的发展，GNSS技术为监测和研究全球板块构造与块体运动开辟了一条新途径。目前，IGS在全球范围布设了500多个GNSS连续运行站，可用于研究全球板块间的相对运动，监测板块边缘及内部的构造变形，确定不同尺度构造块体的运动方式、规模和运动速率等。图9-1描绘了全球IGS基准站的水平速度场，直观地反映了各板块现今运动的规律。

在块体及板块边界监测方面，也建成了很多GNSS基准网。日本国家地理院(GSI)自20世纪90年代初开始着手布设覆盖全日本的地壳形变监测网，建成由1000多个GPS连续观测站组成的COSMOS系统。欧洲利用地中海亚平宁半岛上的3个GPS子网2003—2007年的GPS连续运行观测数据估计了欧亚板块、非洲板块和亚得里亚海板块基于ITRF2005框架的三维速度场。20世纪90年代，冰岛开始在全国范围内布设ISGPS基准站网用于监测板块运动。Árnad ó ttir等(2009)利用覆盖冰岛全国范围的GPS观测数据(1993—2004)对冰后回弹和板块扩张进行了深入的研究。

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图9-1　全球板块运动水平速度场

(图片来源：http：//sideshow.jpl.nasa.gov/mbh/series.html)

中国大陆位于欧亚板块的东南部，是欧亚陆壳板块的重要组成部分。二十多年来，地球动力学研究学者采用GNSS技术，在中国大陆及邻区开展了大量的研究。中国从1990年开始先后建立了多个全国性的GNSS监测网(中国地壳运动观测网络、国家GPSA级网等)和主要活动带的区域性GNSS监测网(如在青藏和喜马拉雅山地区、川滇地区、河西和阿尔金地区、新疆塔里木地区、华北地区和福建沿海地区的GPS监测网等)，利用这些资料建立了中国大陆及其周围地区的地壳运动速度场(刘经南等，1998，姜卫平等，2008，袁林果等，2008)。20世纪90年代初开始，中国实施了“GPS在地壳形变测量和中长期地震预报中的应用研究(1991—1995)”、“现代地壳运动和地球动力学研究(1992—2001)”、国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络(1997—2000)”。特别是“中国地壳运动观测网络”的实施，建立了我国规模最大、覆盖最广的由25个基准网点、56个基本网点和1000个区域网点组成的GPS监测网络(田云锋，2011)。这三个项目的实施对我国应用GNSS技术进行现今地壳运动研究具有深远的意义，所取得的研究成果也引起了国内外地学界同行的关注，如王琪等(2001)利用中国地壳运动观测网络数据计算了中国大陆及周边地区现今地壳运动速度场。图9-2显示了利用连续运行基准站所确定的中国大陆在ITRF08下的速度场。

从研究现状来看，采用空间大地测量技术进行现今地壳运动与构造研究已成为重要技术手段之一，GNSS技术已被广泛应用于全球性和区域性现今地壳运动、应变场反演和动力学研究工作中。