度垂直方向之變形而言，精密水準測量是唯一之手段(Sylvester, 2000)。雖然精密 水準測量之施行費時且耗人力，然其在垂直方向之高精度表現，使其成為不可取 代之高程測量的最主要方法。
欲進行活斷層之地殼變形監測，首先須在斷層兩側，選擇適當地點佈設穩固 的基準點。在跨越斷層處應設立較密集的測點，以偵測是否有近地表的斷層潛移 現象。離斷層愈遠，則將測站間距加大。監測網的大小應涵蓋斷層兩側適當的寬 度，俾能由斷層附近的地殼變形型態研判斷層的活動方式，並了解是否有應變累 積現象及發生地震的潛能。
台灣地區斷層密布，過去全島性的全球衛星定位系統測量網在本區僅有零星 分布的測量點(Yu et al., 1997)，而大部分測網測點間距為數十公里，無法提供足 夠而詳細的資料以獲知個別斷層的活動情形。本計畫第一年選定新竹地區主要活 斷層如新竹斷層、新城斷層、竹東斷層實施密集分布的水準測量點及全球衛星定 位系統測量網(圖一)。密集全球衛星定位系統觀測結合高精密水準測量，提供包 括水平及垂直方向的詳細高精度殼變形資料，以估算斷層滑移率，並與地質觀測 的較長期間平均滑移率比較，即可據以評估個別斷層的地震潛勢。
圖一、 新竹地區舊有之 GPS 點(余水倍, 1997 )
另外本研究亦建立全球衛星衛星定位系統連續觀測網，每個固定連續觀測站可全 年連續接收衛星訊號(每 1 秒接收十筆至 30 秒接收一筆)，即時掌握地殼應變累 積的微小時空變化，將有助於了解孕震機制，並可做為地震潛勢評估的依據。
精密水準測量
水準測量是一門古老而仍被普遍使用的測量高程的方法，其使用的儀器相當
資料儲存之標準格式檔案。
且一天二十四小時任意時間皆可觀測，可突破傳統測量方法在人力、時間、精度
Bernese 軟體是由瑞士伯恩（Berne）大學所研發。除一般性 GPS 資料處理
（2） 極運動改正：採用 IERS（International Earth Rotation Service）Bultine B 公佈值，將 UTC 與 UT1 之差值加以修正之，並將座標值由瞬間極 之座標系修正至 2000 平均極（CIO）座標系上。
（3） 引力位模式：採用 GEM-T 3（8×8），其中；C21＝-0.17×10-9，S21＝
1.19×10-9，GM＝398600.4415 km3/s2，日、月引力及地球固體潮（solid 角度觀測時伴隨的較大雜訊（noise and multipath）所造成之影響。
（6） 相位未定值求解之過程，乃先利用實數解求得一精確之座標（或利用 以前計算過之座標值），然後採用 QIF（Quasi Ionosphere-Free）方法，
求得 L1 和 L2 的整數週波未定值，再組成無電離層（ionosphere free）
效應觀測量 L3，並將解得 L1 和 L2 的整數週波未定值代入無電離層 效應之觀測方程式中，開始求解其餘各未知參數。
Bernese 軟體提供了多測站-多時段（multistation-multisession）整體平差求解 程式 ADDNEQ，所謂的多測站平差模式，是將所有測站同步觀測量一併平差求 解，考慮到所有觀測量之間的相關性。從誤差理論的觀點來看，多測站平差模式 因顧及觀測量相關性故其較單基線法嚴謹、嚴密且平差成果亦較單基線法可靠正 確。
在 GPS 觀測中，連續同步接收衛星訊號所及範圍的所有觀測量之時間段稱 之為時段，多測站-多時段平差模式保留了多測站平差模式理論的嚴密性，每個 時段均進行嚴密的多測站平差，最後合併每個時段的法方程式矩陣，進行所有時 段所有測站整體平差。其資料處理步驟如下：
（1） 單一時段多測站整體平差：
在單一時段平差中僅引用一個固定站的先驗資料進行最小約制網 平差，此步驟之目的在於觀測資料的剔錯及產生各個時刻的法方程式矩 陣。
（2） 合併所有時段法方程式矩陣進行整體平差：
此步驟採用連續的最小二乘估計方式，進行所有法方程式的合併求 解，理論上與使用所有資料進行一次求解的成果相同。其優在於不需要 一次求解所有的資料，可以分次計算而得到相同的成果，故此演算法可 以節省大量計算空間，此外若時間段夠長（至少半年以上）還可以估計 點位的速度量。所使用的程式為 ADDNEQ。
圖二、 Bernese 軟體資料計算與網形平差處理流程圖
置安排形成一個較為均勻的測量網；新竹地區共計新埋設 23 個 GPS 控制點及 12 個水準點(其中員東國中為 GPS 點及水準點之共點)。本計畫 GPS 監測網之平均 點位(含新、舊點)密度約為每 10 平方公里 1 點。
綜合目前新竹地區所有的地質及地球物理資料等資料，本計畫對新竹科學園 區附近較有潛在地震可能之地質構造實施高精度地表變形之測量。目標地質構造 有二：新竹斷層（包括青草湖背斜）及新城斷層。
本區目前在新竹地區埋設 23 個 GPS 點和 12 個水準點，其中員東國中為 GPS 點及水準點共點(圖三)；其中 GPS 點部分，在斗煥坪斷層的上盤，靠近獅潭斷層 和神卓山斷層的地方共埋設 2 個點。在大平地斷層上盤，靠近頭前溪，共埋設 2 個點。在新城斷層和竹東斷層間共埋設 8 個點。在新竹斷層和新城斷層間共埋設 4 個點。在新竹斷層的下盤共埋設 6 個點。水準測線主要跨越新城斷層，沿縣道 122。在水準點部分，在新竹市地區共埋設 3 個點，另外的 9 個點是沿著縣道 122，
靠近頭前溪，每隔一公里設置 1 點。規劃之測量方式包括：（一）涵蓋本區兩個 主要地質構造之全球衛星定位系統測量網（20 公里×20 公里，22 新點，29 舊點，
點位密度約為每 8 平方公里 1 點），（二）跨越新城斷層之水準測線（12 新點，
15 舊點，共 40 公里）。本計劃預期可分析本區主要地質構造的活動性，進而進 行變形斷層幾何與運動學的解析與模擬。
表一. 第一年計畫各區域舊有水準點位一覽表
B1、新竹地區：
表二. 第一年計畫新設 GPS 點位一覽表
寶山國小--山湖分校 253099 2737841 2002/7/23 0.60
新竹縣寶山鄉山湖村新湖
園 Ⅱ
討論與建議 PGGA(Permanent Geodetic GPS Array)，NGS 的 CORS(Continuous Operation Reference System)，日本 GSI(Geographical Survey Institute)的全國 GPS 永久網等 (Shen et al., 1996; Larson et al., 1997; Tsuji et al., 1995)，其中 GSI 之測網更包括 1000 多個以上之連續記錄的 GPS 測站，其用途除了用來測定、監測大地座標及 其變化，進行座標系的長期監控外，其主要的目標，則是用來監測地殼變動、斷 層活動性之評估、全球板塊剛性運動之評估，藉由分析座標變動與時間、空間之 關係，瞭解監測區域之地殼變形與構造之演進(Segall and Davis, 1997)。進一步，
其資料亦可用以分析各地區之應變變化及其累積情形，有助於瞭解地下孕震構造
可全年連續接收衛星訊號(每１秒接收十筆至 30 秒接收一筆)，即時掌握地殼應
for future sestructive earthquakes, in 2001 Joint Geosciences Assembly, iSEAT, Taipei, p.107-108.
Larson, K., J. Freymueller, and S.Philipsen, Global plate velocity from the Global Positioning System, J. Geophys. Res., 102(B5),9961-9982,1997.
Segall, P. and J. L. Davis, 1997, GPS applications for geodynamics and earthquake studies, Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 25, 301-336.
Shen, Z., B. X. Ge, D. D. Jackson, D. Potter, M. Cline, and L. Sung,Northridge earthquake ruptures based on the Global Positioning System measurement, Bull.
Seism. Soc. Am.86(1B),37-48,1996.
Sylvester, A. G., 2000, Aseismic growth of Ventura Avenue anticline, southern California, 1978-1997:Evidence from precise leveling, Surveying and Land Information Systems, 60, 95-108.
Tsuji, H., Y. Hatanaka, T. Sagiya, and M.Hashimoto, Coseismic crustal deformation from 1994 Hokkaido-Toho-Oki earthquake monitored by a nationwide by continuous GPS array in Japan, Geophys. Res. Lett., 22(13),1169-1172,1995.
Yu, S. B., Chen, H. Y., and Kuo, L. C., 1997, Velocity field of GPS stations in the Taiwan area: Tectonophysics, 274, 41-59.