[发明专利]基于卫星定位的地层空穴搜寻系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及地震监测技术领域，具体涉及一种基于卫星定位的地层空穴搜寻系统和方法。

背景技术

众所周知，地震是海洋扩张、造山运动、板块漂移所造成的，是地壳内部物质运动的表现形式，是地层空穴湮灭引发岩浆喷发地下爆炸的能量释放。地震的形成与地质结构中地层空穴的存在有着极大的关联性。

研究表明，在地质断裂带、板块缝合线和海底转换断层等处，由于板块漂移和地幔柱的作用，板块岩石圈内部岩层与俯冲带(消亡带及贝尼奥夫带，和达—贝尼奥夫带等)发生相撞，俯冲带反方向运动深潜入板块的莫霍面及软流层以下，在这一运动过程中，使板块间的康拉德面和莫霍面之间产生了裂缝即空穴，称为地层空穴。

从耗散结构论来分析，地层空穴既无能量交换又无物质交换，是一个远离平衡态的孤立系统。与此相反的是，软流层以下的岩浆所在的上地幔，处于正高压，与下地幔存在能量交换和物质交换，是一个开放系统。只要地层空穴在地壳的原始基岩及软流层中找到一丝缝隙，就会“击穿”软流层，引发地层空穴的爆炸，即地层空穴的湮灭，岩浆喷发，造成山根动摇，山崩地裂，继而房屋倒塌，河流壅堵等地震灾害。

在古地质纪年中，古微板块的拼合几经反复，才形成现有的格局。另外，在历次造山运动中，又形成地质断裂带、褶皱带及地质折冲带。微板块产生的微量位移是地层空穴的标志。

由此可见，微板块之间相对位移所产生的地层空穴是地震的成因，若能够对区域内所存在的地层空穴进行搜寻和定位，进而对其进行监控，能够在一定程度上减少地震所带来的损失。

发明内容

本发明提供一种基于卫星定位的地层空穴搜寻系统和方法，其能够对地层空穴进行搜寻和定位。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

基于卫星定位的地层空穴搜寻系统，包括监控中心站和至少一个微位移量地标站；每个微位移量地标站安装在地表上；每个微位移量地标站内设有地标器；该地标器主要由卫星导航接收模块、主控器、地标存储器和地标通信模块组成；卫星导航接收模块的输出端与主控器的输入端连接；坐标存储器与主控器相连；主控器的输出端连接地标通信模块；所有微位移量地标站规律地分布在所监控区域内，每个微位移量地标站的位置固定；监控中心站包括监控通信模块、监控计算机和显示器；监控通信模块与地标通信模块连接；监控通信模块的输出端连接监控计算机的输入端；监控计算机的输出端连接显示器。

上述方案中，所有微位移量地标站在监控区域内呈矩阵式分布。

上述方案中，微位移量地标站在监控区域内的分布与地球的经纬度相关。

上述方案中，微位移量地标站还进一步包括铁塔、太阳能光伏电池、避雷针和地下避雷井；铁塔固定安装在地表上，避雷针安装在铁塔的顶端，地下避雷井安装在铁塔的下方；太阳能光伏电池安装在铁塔上，且朝向太阳方向；地标器安装在铁塔上，且地标器与太阳能光伏电池相连。

上述方案中，卫星导航接收模块为GPS卫星导航接收模块、GLONASS卫星导航接收模块、北斗卫星导航接收模块和/或伽利略导航接收模块。

上述系统所实现的基于卫星定位的地层空穴搜寻方法，包括如下步骤：

步骤1、地标存储器的内部存储有微位移量地标站在安装时的原始坐标(x₀，y₀)；

步骤2、微位移量地标站的卫星导航接收模块接收卫星信号，并进行定位解算后获得微位移量地标站的当前坐标(x₁，y₁)；

步骤3、微位移量地标站的主控器根据位移公式，计算当前坐标(x₁，y₁)相对于原始坐标(x₀，y₀)的坐标偏移值z，即

步骤4、微位移量地标站的主控器将当前坐标(x₁，y₁)与原始坐标(x₀，y₀)进行比较后，得出坐标偏移象限，即

当x₁≥x₀，且y₁＞y₀时，则微位移量地标站偏移至第Ⅰ象限；

当x₁＜x₀，且y₁≥y₀时，则微位移量地标站偏移至第Ⅱ象限；