谈地壳基于灰色模型和GIS技术地壳形变预测及运动

论文导读：
摘要：地壳水平和垂直运动是一种普遍的地质现象,地震发生、地壳构造运动、城市建筑施工,地下资源开采等都会对区域地壳及人类存活造成影响。尤其是2008年的后,作为受灾区之一的关中西南地区也同样遭受了巨大的经济损失和人员伤亡。关中地区区域地壳运动作用究竟产生了怎样的变化,未来地壳运动的变化走势究竟如何,这些都成为人们所关注的不足。由此,对区域地壳运动规律及未来形变预测方面的探讨显得迫在眉睫。灰色论述以其小样本快速建模、短期预测精度高的特点恰恰能够有效的解决地壳形变预测的不足。本论文即在浅析关中地区地质地貌特点及运动数据特点的基础上,将灰色系统论述引入地壳形变预测的探讨中,并对灰色模型进行相应的调整和改善使其适合该地区地壳运动预测的探讨。同时,在总结前人探讨成果的基础上,利用现有关中地区地壳形变GPS网观测数据,通过ArcGIS软件的空间浅析及可视化功能绘制地壳运动的二维运动矢量图和三维模拟图,并分别对2004-2010、2010-2011以及2011-2012年地壳运动特点加以浅析,最后结合已有数据、经过预测模拟的2011-2012年地壳运动数据特点和断裂带活跃性程度,以GIS手段实现了关中地区地壳稳定性的浅析。主要的探讨成果有：(1)对原始GM(1,1)模型施加缓冲分子并进行残差改正,建立新的改善GM(1,1)模型并详细的介绍了模型建立、参数求解等历程。通过模型的比较和实际数据的模拟精度浅析证明了改善GM(1,1)模型能够很好的对关中地区水平和垂直方向数据进行预测模拟,并实现了2011-2012年地壳运动的数据预测。(2)利用实测GPS数据和灰色预测的数据,在ArcGIS软件中绘制关中地区相对于欧亚板块的水平运动特点图、水平垂直运动等值线图、垂直运动三维模拟图,在此基础上,结合地壳运动机理对地壳整体运动特点加以浅析。(3)通过关中地区地壳稳定性浅析的结果表明,关中地区整体较为稳定,相对稳定区域占全区总面积的70%以上,中部偏西有着相对不稳定区,仅仅为总面积的6.59%,结果符合实际情况。关键词：灰色模型论文GPS论文GIS论文地壳形变论文地壳稳定性论文
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Abstract4-9
第一章 绪论9-17

1.1 不足的提出9-10

1.2 探讨内容及作用10-11

1.2.1 探讨内容10

1.2.2 探讨作用10-11

1.3 国内外探讨近况11-15

1.3.1 地壳形变预测的探讨近况11-12

1.3.2 地壳形变运动的探讨近况12-15

1.4 章节划分及探讨框架15-17

1.4.1 章节划分15-16

1.4.2 探讨框架16-17

第二章 地壳预测模型及灰色论述17-31

2.1 地壳预测策略17-19

2.

1.1 常见的地壳预测策略17-18

2.

1.2 关中地区地壳预测模型选择18-19

2.2 灰色系统论述19-22

2.1 灰色系统论述介绍19-20

2.2 灰色模型的概况20-21

2.3 灰色模型的类型21

2.4 灰色模型的机理和特点21-22

2.3 灰色模型GM(1,1)的原理及数学表达形式22-26

2.3.1 序列累加生成及累减生成22-24

2.3.2 紧邻均值序列生成24

2.3.3 GM(1,1)模型基本形式24-25

2.3.4 GM(1,1)模型的光滑性验证25-26

2.4 缓冲算子GM模型26-28

2.4.1 缓冲算子的定义26-27

2.4.2 缓冲算子的类型及表达27-28

2.5 残差修正28-29

2.6 灰色模型在MATLAB下的实现29-31

第三章 探讨区概况及数据处理31-41

3.1 探讨区地质地貌特点31-34

3.

1.1 探讨区地貌特点31-32

3.

1.2 探讨区地质特点32-34

3.2 数据处理34-37
3.

2.1 关中地区GPS网及数据采集34-35

3.

2.2 GPS网观测数据处理35-37

3.3 地壳形变探讨的参考框架37-41

3.1 ITRF国际地球坐标参考框架37-38

3.2 相对于欧亚板块ITRF参考框架38-41

第四章 GM模型精度浅析及预测41-67

4.1 灰色模型精度评价策略41-42

4.

1.1 残差校验法41

4.

1.2 后验差校验法(CP法)41-42

4.

1.3 精度均方根差评价法42

4.2 不同GM模型的精度比较浅析42-49
4.

2.1 原始GM(1,1)模型预测44-47

4.

2.2 基于缓冲算子残差改正GM(1,1)模型预测47-49

4.3 改善GM(1,1)模型的地壳运动预测及精度浅析49-63
4.

3.1 北方向运动速率预测55-57

4.

3.2 东方论文导读：

向运动速率预测57-59
4.

3.3 垂直方向运动速率预测59-62

4.

3.4 预测总体评价62-63

4.4 关中地区2011～2012年地壳运动速度预测63-67
第五章 基于GIS的关中地区地壳运动浅析67-88

5.1 GIS技术在地壳运动中的运用67-69

5.

1.1 ArcGIS软件介绍67-68

5.

1.2 基于GIS的地壳运动数据处理68-69

5.2 关中地区水平方向运动特点69-74
5.

2.1 关中地区2004～2010年水平方向运动特点70-71

5.

2.2 关中地区2010～2011年水平方向运动特点71-73

5.

2.3 关中地区2011～2012年水平方向运动特点73-74

5.3 关中地区垂直方向运动特点74-81
5.

3.1 关中地区2004～2010年垂直方向运动特点75-77

5.

3.2 关中地区2010～2011年垂直方向运动特点77-79

5.

3.3 关中地区2011～2012年垂直方向运动特点79-81

5.4 关中地区地壳运动稳定性评价81-88
5.

4.1 关中地区地壳稳定性评价策略81-86

5.

4.2 关中地区地壳稳定性结果浅析86-88

第六章 结论与展望88-91

6.1 结论88-89

6.2 展望89-91

参考文献91-97
附录97-106
攻读硕士学位期间的学术成果106-107
致谢107