第一章 概述 1
第一节 地壳形变观测在地震预报及其他领域的地位与作用 1
1.1 利用地壳形变预报地震概况 1
1.2 地壳形变在地震学中的地位 2
1.3 地壳形变观测在其他领域的应用 2
第二节 地壳形变观测的技术思路 3
2.1 地震地形变前兆的物理基础 3
2.2 地壳形变观测的目的任务 4
3.1 中国大陆地壳形变监测系统 5
第三节 地壳形变观测技术系统的项目构成、监测内容、技术作用与精度特征 5
3.2 区域地壳形变监测系统 6
3.3 断层形变监测系统 6
3.4 固体潮汐形变监测系统 7
第四节 地壳形变监测系统观测仪器技术指标及仪器选型 7
4.1 地壳形变观测仪器匹配和选型原则 7
4.2 地壳形变观测仪器主要技术指标及仪器选型 9
第五节 地壳形变监测系统的现状与分布 11
5.1 中国大陆地壳形变监测系统 11
5.2 区域地壳形变监测系统 11
5.3 断层形变监测系统 11
5.4 固体潮汐形变监测系统 15
第二章 基础知识 16
第一节 形变与重力 16
1.1 应力、应变的基本概念 16
1.2 弹性系统 22
1.3 重力场与重力加速度 23
第二节 固体潮 24
2.1 潮汐现象 24
2.2 地球固体潮汐 25
2.3 引潮位 27
第三节 空间大地测量技术 31
3.1 卫星激光测距技术（SLR） 32
3.2 甚长基线干涉测量（VLBI） 33
3.3 地球椭球 34
3.4 岁差、章动与极移 36
第三章 台网场地的选建 38
第一节 台址条件概述 38
1.1 测点的环境 39
1.2 覆盖厚度 39
1.3 仪器墩材 40
1.4 保温设施 40
1.5 防雷保护 41
第二节 台网场地改造与选址 43
2.1 GPS、水准网、测距网与流动重力网点的选址 43
2.2 断层形变场地与定点台站的选址 45
2.3 地倾斜监测台网的选址 46
2.4 重力监测台网的选址 47
2.5 洞体应变监测台网的选址 47
2.6 钻孔应变监测台网的选址 47
第三节 观测室（或点、井）的建设 47
3.1 GPS、水准网、测距网、流动重力网点的建设 47
3.2 断层形变场地与定点台站测点的埋设 50
3.3 地倾斜监测台网观测室建设 53
3.4 重力监测台站仪器室建设 54
3.5 洞体应变台站观测室建设 56
3.6 钻孔应变台站观测室建设 56
第四节 技术总结与上交资料内容 57
4.1 GPS水准网、测距网与流动重力网点 57
4.2 断层形变与固体潮汐形变台网 57
第四章 全球定位系统（GPS）的观测技术及观测工作 59
第一节 全球定位系统（GPS）定位的基本概念 59
2.2 地面控制部分 60
2.1 空间部分 60
第二节 GPS系统的构成 60
2.3 用户部分（GPS接收机） 61
2.4 后处理软件POPS 62
2.5 GPS信号结构 64
第三节 GPS定位的基本方法与观测模型 65
3.1 伪距定位方法 65
3.2 载波相位测量 66
第四节 GPS野外观测工作 69
4.1 GPS测量规范与测量的基本准则 69
4.2 技术设计 70
4.3 外业观测工作 72
第五节 GPS数据处理方法 75
5.1 GPS卫星轨道标准化 75
5.2 传播媒介延迟改正 77
5.3 相对论效应 78
5.4 多路径效应 79
5.5 模糊度解算 79
5.6 利用载波相位观测值解算基线与坐标 80
第六节 GPS技术在地壳形变研究中的应用现状及发展前景 83
1.2 基本原理与结构 85
1.1 概述 85
第五章 流动重力观测技术及观测工作 85
第一节 拉科斯特重力仪 85
1.3 仪器参数的基线标定 89
1.4 测后仪器参数的区域适定 91
第二节 拉科斯特重力仪的检验与调整 92
2.1 测区作业前的仪器检验与调整 93
2.2 每天作业前的仪器检验与调整 99
2.3 LCR重力仪的日常维护 100
第三节 区域重力测量 103
3.1 测网布设与测点环境选择 103
3.3 一个测点上的观测程序 104
3.2 观测前的准备 104
3.4 野外测量注意事项 105
第四节 微重力测量 106
4.1 小重力差测量 106
4.2 垂直梯度测量 106
第五节 野外记录 108
5.1 手簿记录 108
5.2 计算机记录 108
5.3 野外记录注意事项 109
6.1 计算纲要 110
第六节 野外计算 110
6.2 计算方法 111
6.3 成果取舍和异常复核 112
6.4 精度评定 113
第六章 区域地壳形变与断层形变观测仪器 115
第一节 水准仪 115
1.1 水准测量原理 115
1.2 精密水准仪 116
1.3 精密水准标尺 119
1.4 水准仪及水准标尺的检验 119
2.2 相位式测距仪测距原理 130
第二节 测距仪 130
2.1 光电测距仪简介 130
2.3 距离解算的“多值性”问题 131
2.4 相位式激光测距仪组成框图 132
2.5 ME-3000短程精密测距仪 133
2.6 测距仪的检验 133
第三节 基线尺 141
3.1 基线尺的结构 142
第四节 伸缩仪 143
4.1 DSJ型断层活动测量仪 143
3.2 基线尺的检验与保养 143
4.2 SY-Ⅲ型石英伸缩仪 144
第五节 经纬仪 145
第七章 地倾斜观测技术 147
第一节 仪器原理及选型 147
1.1 水平摆倾斜仪的基本原理 147
1.2 水管倾斜仪的基本原理 152
1.3 地倾斜观测仪器的选型入网规定 156
2.3 金属水平摆倾斜仪 157
2.2 技术指标与参数 157
2.1 光记录系统的构成 157
第二节 水平摆倾斜仪 157
2.4 石英水平摆倾斜仪 165
2.5 SSQ-1型数字磁带记录水平摆式倾斜仪 169
第三节 水管倾斜仪 170
3.1 MSQ目视水管倾斜仪 170
3.2 FSQ自记水管倾斜仪 173
第四节 钻孔倾斜仪 184
4.1 CZB-Ⅰ型竖直摆倾斜仪 184
4.2 SSQ-Ⅱ型双轴与ZQY-2型钻孔式气泡倾斜仪 186
5.2 工作原理 187
5.1 系统结构 187
第五节 遥测系统简介 187
5.3 技术指标 188
5.4 数采软件 188
第八章 重力潮汐观测技术 191
第一节 重力仪的一般原理与弹性重力仪基本问题 191
1.1 重力仪的一般原理 191
1.2 弹性重力仪的基本问题 192
第二节 几种重力仪 198
2.1 GS型重力仪 198
2.2 拉科斯特重力仪 207
2.3 DZW型重力仪 209
2.4 辅助设备 215
第九章 洞体应变观测技术 216
第一节 SSY-Ⅱ型水平石英伸缩仪 217
1.1 原理 217
1.2 结构 218
1.3 基本公式 222
1.4 仪器安装 223
1.5 调试 225
第二节 辅助设备 225
2.1 SDY-Ⅰ型数显电感测微仪 225
3.1 直流稳压电源 226
3.2 前置级 226
第三节 仪器各部件的测试与检验 226
3.3 衰减器 227
3.4 补偿电压 227
3.5 时号电路 227
第十章 钻孔应变观测技术 229
第一节 观测系统的构成与技术指标 229
1.1 观测系统的构成 229
1.2 钻孔应变仪的技术指标 229
2.1 RZB-1型电容式钻孔应变仪 233
第二节 分量式钻孔应变仪 233
2.2 YRY-2型压容式钻孔应变仪 237
第三节 用分量式钻孔应变仪的观测曲线求算附加应变场 239
3.1 观测资料可靠性的检验式 239
3.2 用分量元件的测值求算附加应变状态 240
第四节 体积式钻孔应变仪（体应变仪） 242
4.1 体积式应变仪的工作原理和结构 242
4.2 地面电子线路 244
第五节 观测仪器的安装 246
5.1 钻孔施工 246
5.2 探头安装 247
5.3 仪器调试 249
5.4 观测仪器的使用与保养知识 250
第十一章 区域地壳形变与断层形变观测工作 251
第一节 区域网精密水准观测 251
1.1 精密水准观测 251
1.2 观测中存在的几项误差 253
1.3 资料处理 256
1.4 平差处理与分析研究 259
1.5 垂直形变的分析研究 261
第二节 精密测边网的观测工作 261
2.1 精密测距仪的作业方法 262
2.2 精密测距误差 263
2.3 观测成果的几项改正 264
第三节 断层形变测量的观测工作 269
3.1 断层垂直形变监测 269
3.2 断层水平形变监测 271
第十二章 地倾斜观测工作 273
第一节 日常观测 273
1.1 水平摆倾斜仪的日常观测 273
1.2 MSQ目视水管倾斜仪的日常观测 276
1.3 FSQ自记水管倾斜仪的日常观测 277
2.2 气压观测 282
第二节 辅助观测 282
2.1 洞室温度观测 282
2.3 降雨观测 284
第三节 标定技术 286
3.1 周期测定法 286
3.2 胀盒阶跃法 287
3.3 标定棒法 289
第四节 观测记录及其数据的一般处理 292
4.1 数据的产出 292
4.2 数据的处理 292
5.1 系统的建立 294
第五节 数据磁带通讯系统 294
5.2 系统的改进 295
第六节 观测资料质量的评定 297
6.1 观测资料质量的一般评定指标 297
6.2 评定资料内在质量的两项定量指标 298
第七节 观测报告的编制 307
第八节 台站常用资料分析方法简介 309
8.1 形态法 309
8.2 图解拟合法 310
8.5 数学模型法 311
8.4 差分法 311
8.3 矩平法 311
8.6 最大相关系数法 312
第十三章 重力潮汐观测工作 315
第一节 台站日常观测 315
第二节 重力仪的标定 316
2.1 重力仪常数检定 316
2.2 重力仪记录格值的标定 320
第三节 资料的日常处理 323
3.1 重力潮汐资料的初步处理 323
3.2 重力潮汐资料的基本分析方法 324
3.3 重力潮汐资料的报送和管理 326
第四节 影响观测质量的主要问题与解决方法 327
4.1 重力台站的观测条件对观测质量的影响 327
4.2 重力台站的技术状况对观测质量的影响 328
第五节 检查、验收和评比 328
5.1 检查验收的意义 328
5.2 建立健全的检查验收制度 329
5.3 观测工作的评比和资料质量的评定 329
第六节 观测报告拟写 330
第一节 日常观测 331
1.1 日常观测工作 331
第十四章 洞体应变观测工作 331
1.2 月报与五日均值表 333
1.3 仪器维护管理 333
1.4 故障分析 335
1.5 震例总结 335
第二节 辅助观测 335
第三节 格值标定 336
3.1 格值标定所需设备 337
3.2 胀盒现场标定 337
第四节 数据计算和图件制作 339
4.1 数据计算 339
3.3 格值计算公式及实例 339
3.4 标定时注意事项 339
4.2 图件制作 341
第五节 数据的储存 341
第六节 资料内精度计算与资料质量检查验收评比 342
6.1 资料内精度计算 342
6.2 资料质量的检查、验收、评比 342
第七节 观测报告编制 343
1.2 RDJ型电容测量仪的操作 345
1.1 影响观测质量的因素和观测要点 345
第一节 观测 345
第十五章 钻孔应变观测工作 345
1.3 TJ型体积式应变测量仪的操作 346
第二节 辅助观测 347
2.1 室温观测 347
2.2 井温观测 347
2.3 井水水位观测 347
2.4 气压观测 347
2.5 降雨记录 348
3.1 标定的含义——格值稳定性的测定 349
第三节 标定 349
3.2 标定的输入方法 350
3.3 影响格值稳定性的因素 350
3.4 格值的标定 351
第四节 观测数据的处理 352
4.1 数据处理的基本内容（物理含义） 352
4.2 数据处理中的基本算式（数学含义） 355
4.3 BSSS系统简介 356
第五节 观测报告的编制 357
第十六章 分析与预报 359
第一节 数据的日常预处理 359
1.1 整时值、日均值、五日均值缺失补值预处理法 359
1.2 观测序列精度评估及预检验 361
第二节 固体潮观测数据的调和分析 364
2.1 维尼狄可夫调和分析法 365
2.2 调和分析结果及潮汐因子和相位滞后的应用 371
第三节 流动重力测量、水准测量数据处理的基本理论及方法 371
3.1 经典间接平差 371
3.2 秩亏自由网的平差 373
3.3 拟稳参考系和重力变化的显著性检验 375
3.4 重力观测数据的预处理及误差方程 377
3.5 水准网区域复测数据的动态处理方法 380
4.1 动态灰箱分析法模型的建立 383
第四节 断层形变台站观测资料动态灰箱分析法 383
4.2 对模型的检验评价及算例 386
第五节 卡尔曼滤波在连续形变观测资料分析中的应用 388
5.1 原理简介 388
5.2 模型的建立及实用公式 390
第十七章 地壳形变观测技术的发展和问题 393
第一节 监测系统发展 393
1.1 全球板块运动的监测 393
1.2 四维大地测量 394
1.3 断层形变与固体潮汐形变监测 394
第二节 观测技术的发展与问题 396
2.1 空间技术的发展 397
2.2 地壳形变前兆观测仪器的更新换代 398
2.3 问题与出路 399
附录 400
第一部分 定点形变辅助观测技术与设备 400
附录1.1 DQG综合监控仪 400
附录1.2 SPB胀盒阶跃标定自控仪 402
附录1.3 MY-1型地形变遥测记录仪 403
附录1.4 TCM-1型精密测温仪 406
附录1.5 ZKY自动扩展精密测位仪 407
附录1.6 BY标定遥测仪 409
附录1.7 XJCN-30型复合式记录仪 410
附录1.8 XWT-264与XWC系列电子电位差计 415
附录1.9 PC-1500数字采集器 419
附录1.10 FL系列电源防雷保护器 420
第二部分 部分干扰因素对地形变观测影响例证 421
附录2.1 干扰因素对流动重力测量的影响 421
附录2.2 抽汲地下水（流体）对大面积与台站垂直形变观测的影响 421
附录2.3 降雨对断层形变定点台站观测的影响 421
附录2.4 部分干扰因素对地倾斜观测的影响 423
附录2.5 海潮对重力潮汐观测的影响 425
附录2.6 气压、降雨、水库与井水变化对应变潮汐观测的影响 426