本文關鍵詞：基于GRACE重力衛(wèi)星的華北平原地表負荷形變監(jiān)測與模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水是人類生產(chǎn)生活的重要資源,同時也維持著自然環(huán)境平衡。水資源的開發(fā)和利用,制約著華北平原社會、經(jīng)濟的發(fā)展。由于地下水資源超采,華北平原已成為世界范圍內(nèi)地面沉降現(xiàn)象嚴重的地區(qū)之一。 地表負荷形變是指由于地表流體質(zhì)量(陸地水、海洋、大氣等)的季節(jié)性遷移和重新分布所引起的地表垂直形變現(xiàn)象。計算地表負荷形變可以揭示隱含在地面沉降背景下的地表自然形變現(xiàn)象,為地面沉降研究提供新的研究思路。傳統(tǒng)的地表形變觀測方法存在一定的空間局限性,本文以地球物理知識為理論基礎,利用GRACE衛(wèi)星時變重力場資料,聯(lián)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法,探究地表負荷形變的反演方法,并分析氣候驅(qū)動下的華北平原水文負荷形變成因機制。具體內(nèi)容如下： (1)聯(lián)合GRACE重力衛(wèi)星和人工神經(jīng)網(wǎng)絡模擬地表負荷形變法。本文模擬出了華北平原內(nèi)5個測點2009-2010年的地表形變量。精度驗證表明模型模擬精度較高,5個臺站的后驗差比值C0.5,小誤差概率P0.8,R2均值為0.742, RMSE均值為0.501mm。進一步探求不同水儲量輸入對模型精度的影響發(fā)現(xiàn),陸地水儲量作為模型輸入因子時模型模擬效果最好,且地下水儲量對地表負荷形變的影響比土壤水儲量大。 (2)基于GRACE時變重力場球諧系數(shù)反演地表負荷形變法。本文估算了中國的地表負荷形變量,并與27個GPS臺站觀測值進行比較,大部分臺站的季節(jié)性信號擬合度較好,部分臺站出現(xiàn)一定偏差。計算估算結(jié)果的相關系數(shù)r和RMSE發(fā)現(xiàn),26%的臺站相關系數(shù)大于0.5,60%的臺站相關系數(shù)在0-0.5之間,14%的臺站表現(xiàn)出負相關。27個臺站的平均RMSE=6.2mm,南部地區(qū)的平均RMSE=5.2mm,北部地區(qū)的平均RMSE=6.7mm。 GRACE對大尺度流域的水儲量敏感度較高,因此在水儲量變化較為明顯的地區(qū),GPS和GRACE解算結(jié)果相關性更高。 (3)氣候驅(qū)動下的華北平原水文負荷形變成因研究。本文分別探究了華北平原水文負荷形變的季節(jié)性變化以及長期負荷變化。解算結(jié)果表明水儲量與負荷形變呈相反的變化趨勢。此外,同一時段內(nèi),土壤水儲量與地下水儲量呈相反的變化趨勢,可能的原因是二者在季節(jié)上的不一致。進一步解算華北平原區(qū)域內(nèi)的負荷形變長期變化,發(fā)現(xiàn)引起華北平原地表負荷形變的原因包括土壤水負荷、地下水負荷。此外,地下水開采在一定程度上減輕了地表形變。因此,對于地下水開采程度較高的地區(qū),應重視地下水負荷形變的影響。
【關鍵詞】：GRACE 地表負荷形變 人工神經(jīng)網(wǎng)絡 球諧系數(shù) 華北平原 水儲量
【學位授予單位】：首都師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P223
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 圖目錄11-13
• 表目錄13-14
• 第一章 緒論14-26
• 第一節(jié) 選題背景、目的及意義14-16
• 一 選題背景14-15
• 二 選題目的及意義15-16
• 第二節(jié) 國內(nèi)外研究進展16-21
• 一 地表負荷形變研究方法進展16-21
• 1 傳統(tǒng)GPS觀測技術研究進展17-18
• 2 基于GRACE衛(wèi)星重力場資料反演研究進展18-19
• 3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡模擬研究在地球科學中的應用進展19-21
• 二 華北平原地面沉降監(jiān)測、模擬研究進展21
• 第三節(jié) 研究內(nèi)容21-22
• 第四節(jié) 技術路線22-25
• 第五節(jié) 研究創(chuàng)新點25-26
• 第二章 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源26-34
• 第一節(jié) 研究區(qū)概況26-27
• 一 自然地理概況26
• 二 氣象水文概況26-27
• 三 地面沉降情況27
• 第二節(jié) 數(shù)據(jù)來源介紹27-34
• 一 GRACE重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)27-29
• 二 GPS臺站觀測數(shù)據(jù)29-31
• 三 地球物理模型數(shù)據(jù)31-32
• 四 氣象站數(shù)據(jù)32-34
• 第三章 基于GRACE重力衛(wèi)星的地表負荷形變模擬研究34-64
• 第一節(jié) 聯(lián)合GRACE重力衛(wèi)星和人工神經(jīng)網(wǎng)絡模擬地表負荷形變34-45
• 一 人工神經(jīng)網(wǎng)絡基本原理簡述34-35
• 二 華北平原地表負荷形變影響因子討論35-37
• 三 華北平原地表負荷形變模型建立37-38
• 四 模型精度驗證38-42
• 五 不同水儲量對模型模擬精度的影響42-45
• 第二節(jié) 基于GRACE時變重力場球諧系數(shù)反演地表負荷形變45-62
• 一 時變重力場估算地表負荷形變原理45-50
• 二 地表負荷形變反演結(jié)果驗證與分析50-61
• 三 誤差分析61-62
• 第三節(jié) 小結(jié)62-64
• 第四章 氣候驅(qū)動下的華北平原水文負荷形變成因研究64-76
• 第一節(jié) 氣候驅(qū)動下的華北平原水文負荷形變解算64-70
• 一 陸地水儲量變化對地表負荷形變的影響研究64-66
• 二 土壤水儲量變化對地表負荷形變的影響研究66-68
• 三 地下水儲量變化對地表負荷形變的影響研究68-70
• 第二節(jié) 華北平原長期地表負荷形變分析70-74
• 第三節(jié) 小結(jié)74-76
• 第五章 結(jié)論與展望76-79
• 第一節(jié) 結(jié)論76-78
• 第二節(jié) 展望78-79
• 參考文獻79-84
• 致謝84

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：基于GRACE重力衛(wèi)星的華北平原地表負荷形變監(jiān)測與模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：301789