DDMWPSO算法和斷層三維向錯模型研究及應(yīng)用.pdf

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

2、維多樣動態(tài)權(quán)重粒子群算法和向-位錯模型的研究及其在斷層活動研究中的應(yīng)用為中心展開討論。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對經(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題，為增強解的收斂性和提高解的收斂速度，在對經(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粒子進(jìn)行變異，提出了維多樣性動態(tài)權(quán)重粒子群算法(DDMWPSO)，不同粒子各維權(quán)重在迭代過程中能夠自適應(yīng)地調(diào)整，進(jìn)而求得參數(shù)的最優(yōu)估值

3、。并通過模擬計算對該方法的穩(wěn)定性和有效性進(jìn)行了驗證。⑵利用青藏高原東北緣實測的GPS數(shù)據(jù)，基于DDMWPSO方法反演了祁連山斷裂帶、海原斷裂帶和六盤山斷裂帶的斷層滑動速率，并同地質(zhì)研究和他人結(jié)果進(jìn)行了比較和分析。同時，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模型，結(jié)果表明，一定程度上該方法克服了速度場模型求解過程中的復(fù)雜程序，可以快速地獲取區(qū)域地殼運動速度場模型，且其精度不低于最小二乘配置法的計算結(jié)果。實例應(yīng)用進(jìn)一步

4、驗證了DDMWPSO算法的穩(wěn)定性和有效性。⑶針對斷層活動可能存在的轉(zhuǎn)動現(xiàn)象，基于向錯理論，在斷層一維轉(zhuǎn)動與地表形變關(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)動與地表形變的關(guān)系式，分析了斷層傾角和深度變化對斷層轉(zhuǎn)動引起的地表位移的影響，計算結(jié)果表明，斷層轉(zhuǎn)動對地表位移的影響隨著斷層深度的增加不斷衰減，地表位移對不同傾角斷層的轉(zhuǎn)動有不同的響應(yīng)。斷層以不同方式轉(zhuǎn)動相同的量產(chǎn)生的水平位移和垂直形變在數(shù)值大小上相近，且形變的空間分布與斷層的

5、轉(zhuǎn)動方式有關(guān)。斷層三維轉(zhuǎn)動與滑動引起的地表形變在數(shù)值大小上有區(qū)別，但具有相同的量級，斷層滑動引起的形變范圍相對斷層轉(zhuǎn)動較為廣泛。從水平速度方向看，斷層轉(zhuǎn)動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觀測到的中國大陸局部區(qū)域(川滇地區(qū)、青藏高原東北緣等)的位移旋轉(zhuǎn)運動。⑷基于GPS觀測數(shù)據(jù)，利用多面函數(shù)法計算和分析了龍門山地區(qū)震前的形變和應(yīng)變特征，2008年汶川地震前龍門山地區(qū)應(yīng)變快速積累，龍門山斷裂帶中段