光泵磁力仪频率信号高精度测定技术实现

针对井下弱磁观测环境狭小,测量精度要求高,但方便实时上传数据,可实现自动测量等特点,设计并制作了一种适用于井下绝对观测的氦光泵磁力仪单片机的频率计。频率计基于Cortex-M3内核的ARM芯片,通过定时器的外部时钟模式进行定时计数,在中断函数中进行计算,得到信号频率。多次实验后,为进一步提高测量精度,使用32 MHz有源温补晶振为芯片提供主频信号,提高了主频精度,减少程序对CPU的资源占用率。实验结果表明:频率计精度较高,满足项目需求。系统误差稳定,在840.70 kHz—1.96 MHz的弱磁测量范围内,误差均为1 Hz,易结合误差原因通过软件补偿实现高精度测量。      

顾及几何观测信息和地球物理模型的形变参数自适应滤波解

研究地壳形变的理论和方法主要有两大类：地球物理模型方法和几何方法．由于基准误差、观测误差和模型误差等,两种方法得到的结果往往存在差异．为合理利用几何信息和物理信息,控制几何观测及物理模型误差对形变参数估计的影响,并平衡两类信息对形变参数的贡献,本文提出一种利用自适应滤波综合估计形变参数的方法．采用抗差等价权控制几何观测异常误差的影响,引入自适应因子平衡几何观测和地球物理模型信息对形变模型参数估计的贡献,利用高精度IGS站速度确定局部形变的基准．利用一实测GPS监测网进行计算,结果表明该混合估计策略可充分利用局部重复几何观测信息减弱地球物理模型信息带来的形变系统误差,提高了形变参数解算精度．     

泰安台PET重力仪2008—2010年观测运行分析

通过对泰安台重力仪2008—2010年观测运行分析,对仪器运行性能与总体质量分析评价,总结仪器故障原因及影响观测质量的因素,对曲线掉格现象进行统计。结果表明,仪器运行较好,记录质量较高,能清晰地记录到日变固体潮和地震波形,年变曲线连续完整,调和分析M2波中误差高达0.0 005。仪器故障主要为雷击、数采死机、误操作和时间系统紊乱等。影响数据质量因素为雷击、数采故障、地震粘摆等。曲线掉格现象共发生15次,前后有中强地震的比率占80%。     

航空重力测量的系统误差补偿

基于航空重力测量的基本数学模型,详细分析了航空重力测量的系统误差来源.大致可将系统误差分为三类,即停机坪重力基准值、比力初值的观测误差,格值、交叉耦合系数、摆杆尺度因子的标定误差和水平加速度改正的模型化误差等.然后,对每类系统误差的量级及其补偿方法进行了研究,指出水平加速度改正是引起系统误差的主要因素之一.大同、哈尔滨和渤海湾航空重力测量的实测数据分析均表明,在各项系统误差尤其是水平加速度改正得到有效补偿后,航空重力与地面(或船测)参考值的系统误差将小于1×10^-5m·s^-2.     

Analysis on the Operation of Gravimeter in Tai' an Seismic Station from 2008 to 2010

通过对泰安台重力仪2008-2010年观测运行分析,对仪器运行性能与总体质量分析评价,总结仪器故障原因及影响观测质量的因素,对曲线掉格现象进行统计.结果表明,仪器运行较好,记录质量较高,能清晰地记录到日变固体潮和地震波形,年变曲线连续完整,调和分析M2波中误差高达0.0 005.仪器故障主要为雷击、数采死机、误操作和时间系统紊乱等.影响数据质量因素为雷击、数采故障、地震粘摆等.曲线掉格现象共发生15次,前后有中强地震的比率占80％.     

石英弹簧重力仪的零点掉格和稳定性

目前在我国的物理探矿工作中,比较多地使用了高精度的轻便型石英弹簧重力仪进行重力测量。在野外的实际工作中仪器的稳定性是一个问题,看来这一问题与仪器的零点掉格很有关系。仪器的这种不稳定性影响了观测精度的提高。作者拟从研制这种重力仪的工作经验出发来讨论这个问题。     

三角高程法在跨河水准测量中的主要误差及控制措施

以珠江三角洲区域高程基准框架跨河水准测量实测为例,对三角高程测量的方案、原理及误差来源进行分析,提出了全站仪水平视线结合水准近标尺读数准确测出仪器高而消除仪器高误差的方法,重点分析了测量中的主要误差影响和控制措施。结果表明:合理选择跨河点,控制视线垂直角、视线长度,对称观测等手段,可以削弱大气折光误差、地球曲率误差的影响,采用高精度全站仪、增加测回数可以提高测量精度。     

拉科斯特重力仪干扰因素分析

本文根据多年重力监测工作情况，结合拉科斯特重力仪的结构特点，对仪器在观测中的干扰因素进行分析，认为影响仪器观测精度的干扰因素有两类：一类是仪器本身产生的系统误差，如格值误差、零飘及弹性后效等；另一类是外界干扰因素，如振动、温度、人为观测方法不当等，如果在观测中能消除或减小这些干扰因素影响，拉科斯特重力仪就可能达到更高的观测精度。     

GPS测量方位角方法在琼中地磁台建设中的应用

介绍了GPS测量方位角的原理与方法。使用GPS测量了琼中地震台4个观测墩的方位角,取得较好的结果,并对测量结果的精度和误差来源进行了分析。结果证明,GPS测量方位角方法不受观测时间限制,受天气影响较小,对人员要求不高,观测时间只需2～3天,具有较大的应用前景。     

绝对重力仪研制中几种干扰因素的实验研究

利用观测精度可达1～2×10-8ms-2_,的FG5 绝对重力仪,开展了空气阻力、有无隔震弹簧以及仪器自震对重力观测影响等观测实验.通过在环境干扰较小的九峰站观测实验,得到如下结论:在正常大气压状态下所观测到的空气阻力影响约500×10-5ms-2,比理论估算值大近30×105ms-2, 若在低真空状态测量空气阻力也将产生2.3×10-5 ms-2观测误差;落体室真空度维持系统(离子泵)工作不正常,空气阻力也将对重力观测造成0.1～4.1×10-5ms-2的观测误差;在地质条件比较稳定,环境震动干扰较小的基墩上测量,隔震弹簧的作用对观测结果影响不明显,但对测量精度影响较大.上述观测实验的进行,为自由下落法绝对重力仪的研制提供可靠依据.     

民乐盆地短水准测量精度分析与改进措施

根据误差理论及在民乐盆地等测量场地的观测试验结果，对影响短水准测量精度的各种因素进行了分析研究。结果表明，短水准测量精度主要受４种干扰因素影响：（１）温度变化引起水准标尺尺长误差；（２）仪器单面受热的影响；（３）尺桩升降的影响；（４）地面折光的影响。特别是第４种因素的影响尤为显著。针对上述４种干扰，本文提出了一些相应的改进措施。作者将这些措施应用到实际观测中，收到了较明显的效果。     

利用重复测线校正海空重力仪格值及试验验证

通过分析海空重力测量系统误差的形成机理,我们发现海空重力仪格值标定误差是引起系统性测量偏差的主要因素之一.本文简要介绍了重力仪格值的标定方法,分析论证了格值标定的精度要求,提出了利用东西正反向重复测线检测校正海空重力仪格值的计算模型和补偿方法,分析讨论了该方法的校正精度及其适用条件,利用航空重力实际观测网数据对该方法的合理性和有效性进行了数值验证,证明该方法对消除海空重力测量系统性偏差具有显著作用.     

长春地磁台天文方位角测量及精度估计

本文论述了长春地磁台天文方位角的测量方法、原理及测量结果,同时做了测量精度估计,通过计算方位角理论最大误差为3.7″,实际观测最大误差为2.5″,能满足地磁偏角6″的精度要求。     

新疆流动重力测量中的温度改正

随着对重力测量精度要求的逐步提高,对各种误差的研究日渐深入,正确了解重力测量结果中各类误差的性质、来源、量级以及如何加以改正都是十分重要的问题。许多文献表明,当前各类误差中第一类半系统误差数值最大,它主要是由重力仪格值的误差引起的。而重力仪格值的误差在格值测定时就存在,这是由于重力仪自身的性能以及受外界因素的影响,使仪器格值发生波动和改变,从而增大了格值的误差。目前,我们还没有办法解决由重力仪自身性能所造成的仪器格值的改变,但受外界因素的影响,可通过一定的方法加以改善,现就温度变化对重力仪格值的影响作一简述。     

卫星编队用于消除海潮模型混频误差影响的可行性研究

目前时变信号模型的混频误差成为时变重力场解算精度的主要限制之处,本文给出三种适合于重力任务的包含不同方向观测量的卫星编队GRACE-type,Pendulum-type和n-sCartwheel-type,设计两种方案并通过仿真实验研究了卫星编队用于消除海潮模型混频误差影响的可行性.结果表明,当不考虑模型混频误差时,n-s-Cartwheel编队能够为重力场解算提供最好的条件,与GRACE-type编队相比,对重力场解算精度提高达43%;当海潮模型的混频误差成为主要误差源时,利用卫星编队由动力法反演重力场并不能消除混频及提高重力场的解算精度,包含径向观测量的Cartwheel-type编队由于对重力场的高阶变化更为敏感,重力场结果中包含了更多的海潮模型误差的高频信号,误差急剧增大.     

关于北京地区断层位移观测网复测周期的讨论

目前北京地区开展的断层位移测量,是用一等基线测量和一等水准测量的要求进行作业的。其目的是为较大地震的中长期预报和地震科学研究提供依据。基线测量和水准测量的观侧包含着一定的误差,现行的规范细则规定了一定的限差,这种限差一般是中误差的2-3倍。当观测误差大于相邻两期的变化量时,在一般情况下可以说明断层没有什么活动,属正常的范围。当相邻两期的变化量大于观测允许误差时,有两种可能,一种可能说明断层有活动,另一种可能是外界干扰的影响。这种变化量不一定是地震的前兆。在讨论复测周期之前,必须了解目前观测结果所达到的精度。据统计,目前基线观测相对比较稳定。因此,本文着重分析短水准测量的精度,以此为基础分析各测点的观测周期。     

一种卫星重力梯度数据的ARMA最优滤波模型构建方法

由于卫星重力梯度观测的有色噪声特性和海量观测特征,在利用直接法进行重力场模型的最小二乘求解时,观测值的协方差阵为超大型的非对角阵,这给数值求解带来了极大困难.本文提出了一种基于先验误差功率谱密度的最优ARMA滤波模型构建方法,结合法方程的分块求解策略,可实现对卫星重力梯度观测值的高效滤波处理.数值仿真结果表明,利用最优ARMA滤波器进行时域滤波后,法方程的态性得到了明显改善,重力梯度观测值中的有色噪声得到了有效的"白化"处理,大地水准面精度得到了显著提升.     

电离层GPS掩星观测反演技术

在电离层局部地区球对称假设下,推导了利用双频和单频无线电掩星观测数据,反演电离层电子密度剖面的两种方法. 双频反演的误差来自于载波相位的观测误差,单频反演误差则主要由伪距的观测精度决定. 由于载波相位测量精度比伪距测量精度高两个量级,因此双频反演的精度一般比单频反演的高些. 不过,两载波信号L1和L2之间的传播路径差异会给双频方法带来误差. 利用三维射线追踪的程序模拟的无线电掩星数据来评估这些方法,结果表明,反演出的电离层剖面与给定的模式电离层非常吻合,验证了两种方法的可靠性和准确性. 将这两种反演方法应用于处理实测的GPS/MET掩星观测数据,均能获取合理的电离层剖面信息. 且单频方法得到的反演剖面与双频方法相当一致, 这为利用LEO星载单频GPS接收机进行电离层掩星观测提供了理论基础.     

基于内蒙试验场地的定标系数真实性检验方法研究与不确定性分析

定标系数的真实性检验是确定载荷性能和开展定量化应用的基础.文章在分析定标与真实性检验差异的基础上,介绍了两种定标系数真实性检验方法.以环境卫星CCD相机为例,基于内蒙古试验场多年测量数据,分析地面测量法和参考卫星法在真实性检验过程中的不确定性,模拟不同观测条件下定标系数真实性检验的误差.研究结果表明,卫星在大角度观测下,地表的方向反射特性和大气路径的变化是影响真实性检验精度的主要误差,必须开展地表的方向性校正和大气观测几何归一化处理,以提高真实性检验的精度.     

GPS测量方位角在琼中地磁台建设中的应用

介绍了GPS的工作原理和用GPS测量方位角的原理与方法,使用GPS测量方位角方法测量了琼中台6个仪器墩的方位角,取得较好的结果,并对测量结果精度和误差来源进行了分析.测量结果证明GPS测量方位角方法不受观测时间限制,受天气影响较小,对人员要求不高,观测时间只需2～3天,具有较大的应用前景.地磁台在新建、改造观测室后都必须进行方位角的测定工作.经过若干年后,为了检验观测墩和方位标的稳定性和可靠性,需要定期或不定期地进行方位角的复测工作.