蟻群算法反演斷層三維滑動速率.pdf

1、利用地面大地測量數(shù)據(jù)反演大斷裂的滑動速率等動態(tài)參數(shù)，從而通過地面觀測到的地表變形來認識斷層滑動的動力過程，探討地殼運動與地震關(guān)系，進行地震、地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報，具有重要的科學(xué)意義。 本文將三種大地測量觀測數(shù)據(jù)(GPS、水準、重力變化)與位錯模型結(jié)合起來，并引入一種新的優(yōu)化算法-蟻群算法反演計算斷層的三維滑動速率，給出位錯模式的蟻群算法反演斷層參數(shù)的基本思路，結(jié)合河西地區(qū)的祁連山北緣斷層、龍首山斷層、皇城-塔兒莊斷層進行了具體的反

2、演研究。主要工作和取得的結(jié)論概括如下： 1.詳細介紹了大地測量反演、位錯模型理論、蟻群算法的研究現(xiàn)狀和基本原理，為本文開展研究工作提供理論基礎(chǔ)。 2.給出了利用單一數(shù)據(jù)(GPS、水準、重力變化)反演斷層滑動參數(shù)的計算模型(目標函數(shù))，針對斷層待反演參數(shù)的特點，探討了利用搜素空間離散化的方法將其進行離散，并利用蟻群算法求解經(jīng)典TSP問題與斷層滑動參數(shù)反演問題的相似性，對蟻群算法進行改進，從而建立了位錯模式蟻群算法反演斷層參

3、數(shù)的基本方法。 3.利用位錯理論通過純走滑斷層正演得到地表重力變化值，在此計算結(jié)果上人為地加上一定的擾動誤差來模擬真實的重力變化實測值，以本文所述的基本思路，利用蟻群算法反演計算斷層的三維滑動速率，同時也利用傳統(tǒng)的反演方法-蒙特卡洛法進行對比計算分析，結(jié)果表明：蟻群算法結(jié)合位錯模型在斷層參數(shù)反演中有較好的可行性和有效性，并且其反演結(jié)果優(yōu)于蒙特卡洛法反演所得結(jié)果。 4.河西地區(qū)位于青藏塊體東北緣，是中國大陸地殼運動最強烈、

4、地震活動頻度最高、強度最大的地區(qū)之一；本文所選的祁連山北緣斷層、龍首山斷層、皇城-塔兒莊斷層是該地區(qū)現(xiàn)今仍在活動的三條斷層，論文以這三條斷層為應(yīng)用實例，根據(jù)地質(zhì)資料確定斷層的幾何參數(shù)，利用河西地區(qū)1999～2001年觀測的GPS數(shù)據(jù)、1995～2000年觀測的水準數(shù)據(jù)和2002～2003年觀測的重力變化數(shù)據(jù)，分別對三條斷層的滑動速率采用蟻群算法結(jié)合位錯模型進行單一數(shù)據(jù)的反演計算，結(jié)果表明：單一數(shù)據(jù)蟻群算法反演的結(jié)果在斷層運動性質(zhì)上與構(gòu)造

5、地質(zhì)基本一致，在三維滑動速率的數(shù)值上與地質(zhì)方法所得結(jié)果有一定的差異。 5.研究了蟻群算法在兩種數(shù)據(jù)聯(lián)合反演斷層滑動速率中的應(yīng)用；通過采用兩種方案：常規(guī)定權(quán)法和顧及權(quán)比確定法分別對上述三條斷層進行聯(lián)合反演計算，并把兩種方案的反演效果進行了比較分析，定量說明了在粗略的先驗信息下，常規(guī)定權(quán)使得權(quán)比例因子λ的取值存在較大的主觀性，斷層滑動速率的反演結(jié)果偏差較大；顧及權(quán)比確定法進行反演定權(quán)能使不同種觀測數(shù)據(jù)匹配更合理，從而得到較滿意的反演