Establishment of the nationwide GPS array (GRAPES) and its initial results on the crustal deformation of Japan

Abstract

The nationwide permanent GPS (Global Positioning System) array has been operated by the Geodetic Department since October 1, 1994. The total system is named GRAPES (GPS Regional Array for Precise Surveying/Physical Earth Science). This network is designed both for crustal deformation monitoring and to serve as a highly precise geodetic network in the GPS age. Most of the processing is carried out automatically. This network has precisely monitored crustal deformation within several millimeters horizontally and several centimeters vertically. Since GSI (Geographical Survey Institute of Japan) had started the operation of this network, three major earthquakes occurred in and around Japan: the Hokkaido-Toho-Oki Earthquake on October 3, 1994, the Sanriku-Haruka-Oki Earthquake on December 28, 1994, and the Hyogoken-Nanbu Earthquake on January 17, 1995. GRAPES detected coseismic and postseismic crustal deformation caused by these earthquakes. By March 1996, this network will be combined with the COSMOS-G2 (Continuous Strain Monitoring System with GPS by GSI) network in the Kanto Tokai area and 400 new stations will be added. The new dense nationwide GPS array will bring more precise information not only of crustal deformation but also of other geophysical phenomena such as ionospheric disturbances and water vapor distribution. Accumulation of the data will produce a seismic hazard map. Moreover, the new network will serve as an active controlling system in Japan by GPS.

全国規模のGPS(汎地球測位システム)配置は1994年10月1日から測地部によって運営されてきた。この全体のシステムはGRAPES(地球物理科学精密研究用GPS地域配置)と呼ばれる。このネットワークは地殻変形の観測とGPS時代での高精度測地網として機能するように設計されている。ほとんどの操作は自動的におこなわれる。このネットワークは水平方向で数ミリメートル、縦方向で数センチメートルの地殻変形を正確に観測した。国土地理院がこのネットワークの運営を開始して以来、日本および周辺で3つの大きな地震があった。すなわち、1994年10月3日の北海道東方沖地震、1994年12月28日の三陸はるか沖地震ならびに1995年1月17日の兵庫県南部地震である。GRAPESはこれらの地震によって生じた地震と同時または地震後の地殻変形を検出した。1996年3月までに、このネットワークは関東東海地区でコスモス-G2ネットワークと結ばれ、また400の新しい観測所が追加される。この新しい全国規模のGPS配置は、地殻変形のより正確な情報をもたらすのみならず、電離層じょう乱や水蒸気分布のような他の地球物理的現象についても、正確な情報をもたらすであろう。データの蓄積によって地震災害地図ができる。さらにこの新しいネットワークは日本におけるGPSによる活動的な管理システムとして働くであろう。