FG5绝对重力仪观测数据的实测重力潮汐改正

基于中国计量科学研究院北京昌平院区的超导重力仪iGrav-012实测重力潮汐数据,以FG5绝对重力仪为例研究了绝对重力观测中的实测潮汐改正问题,分析了用高精度超导重力仪获得的实测合成重力潮汐与理论合成重力潮汐间的差异。并采用iGrav-012超导重力仪和FG5X-249绝对重力仪两种实测数据对实测潮汐改正效果进行了验证。结果表明, FG5绝对重力仪中用的理论合成重力潮汐在考虑海潮重力影响后的结果与实测合成重力潮汐之差在1μGal之内,因此理论合成重力潮汐经过海潮重力影响改正后的结果可满足绝对重力观测精度要求,从观测精度来讲,无需对绝对重力的实测数据实施潮汐改正即可满足绝对重力观测的精度要求。但是FG5X-249绝对重力观测数据的潮汐改正结果表明,不同的潮汐改正方法对绝对重力观测值的影响不同,但这种影响较小,在0.1μGal的量级,因此建议只在高精度绝对重力观测中考虑实测重力潮汐改正。     

利用绝对重力测量对大地原点地下水沉降的研究

地下水沉降,已经成为影响绝对重力观测值变化的主要因素之一。本文利用FG5绝对重力仪,并结合GPS测量、水准测量技术,研究了地下水变化对绝对重力测量的影响,给出了地下水变化与绝对重力值变化之间的相互关系,同时分析了影响绝对重力测量的一些其他因素,对研究我国重力基准的稳定性有一定的参考意义。     

中国-日本绝对重力仪器测量比对结果

本文给出了中科院测地所FG5-112和日本京都大学FG5-201及日本国土地理院FG5-104等几台绝对重力仪在武汉九峰和香港天文台绝对重力测量比对结果。分析说明不同仪器间具有良好的一致性,其中FG5-112与FG5-104结果间的互差达8×10-8m/s2;FG5-112与FG5-201和FG5-104等的观测互差小于2×10-8m/s2。这种比对观测,可为深入了解仪器性能和精确测定不同台站重力非潮汐变化提供可靠参考。     

绝对重力仪研制中仪器测量高度的计算

在激光干涉绝对重力仪的研制中,每次测量落体都要自由下落7~20 cm的距离,在此过程中地表重力垂直梯度引入的误差最高可达60×10-8 m/s2。因此,需要计算出每次测量值对应的测量高度,即在该位置时,落体运动的距离内重力垂直梯度对绝对重力测量值的综合误差为零。基于对落体下落运动方程的分析,提出一了种新的绝对重力仪测量高度的计算方法。对比发现,当起始计算时间较小并接近于0（小于0.015 s）时,该算法与已有的算法结果具有较好的一致性,最大偏差不大于3 mm,梯度归算误差不大于1×10-8 m/s2（μGal）。在仪器自主研发的过程中,当起始计算时间较长（大于0.015 s）时,该算法可以更合理地计算绝对重力测量值对应的测量高度。     

GT-2A航空重力仪静态测量实验及性能分析

设计静态测量实验和升降台实验对GT-2A航空重力仪的零漂率、分辨力和尺度因子进行分析。利用GT-2A定点静态连续观测数据、相对重力仪同步观测数据和固体潮模型计算的重力固体潮数据，计算了GT-2A的零漂率。固体潮改正之前和之后的计算结果表明，采用GT-2A连续静态观测数据计算的零漂率差值最大可达7.4 μGal/h；采用施测前后校准测量数据计算零漂率引入的代表误差最大为13.7 μGal/h。以上结果表明固体潮对零漂率的确定具有较大影响。测试GT-2A观测重力固体潮的能力，通过频域分析发现幅值超过30 μGal的分潮波会对GT-2A测量结果的幅-频特征产生影响，认为GT-2A的分辨力约为30 μGal。升降台实验中利用GT-2A测定重力垂直梯度，与相对重力仪测得的重力垂直梯度比较，计算出GT-2A实验量程内观测数据的尺度因子为-0.003 4 ±0.011 6。     

CG-5相对重力仪野外实验精度分析

针对CG-5相对重力仪零点漂移规律对测量精度的影响及仪器系统阐述欠缺等问题,通过静态、动态和布设相对重力网实验对CG-5相对重力仪进行测试,研究CG-5型相对重力仪的漂移规律、性能及精度。结果表明,仪器的静态零点漂移线性度很好,6d的零漂率变化不大,总体呈下降的趋势。经过零点漂移改正后的动态零漂率很小,仅为5μGal/h,动态实验的动态误差为2.207μGal,在限差10μGal之内。相对重力网平差精度较高,均在限差5μGal之内。CG-5相对重力仪在测试中表现出了较稳定的状态,测得数据精度较高,符合厂商提供的标称精度。     

绝对重力仪对日本海域6.0级地震的精确纪录

FG5绝对重力仪在上海佘山基准站观测前后发生了日本海域6.0级地震。数据处理分析表明,地震在该基准站引起的绝对重力值变化约为-16微伽,这对地震进行预报以及对地震造成的危害性进行评估有着积极意义。     

精密重力测量中相对重力仪格值系数的贝叶斯估计方法

相对重力仪的格值系数随时间会发生微小的变化,是影响精密重力测量精度的重要因素。通常需定期对相对重力仪进行专门的基线标定来评估仪器格值系数的变化。本文提出了一种利用重力观测数据进行格值系数评估的新方法,原理是利用测网中已知的多个绝对重力基准点作为先验约束,同时考虑仪器的非线性漂移变化,将格值系数作为超参数,基于贝叶斯原理和赤池贝叶斯信息准则（ABIC）估计最优值。通过对模拟数据的测试,该方法在高斯噪声和仪器非线性漂移等不确定性存在的情况下,可以获得格值系数的准确估计结果。对实测重力数据的测试表明：估计的格值系数与测量前在基线场标定的格值系数差值在5×10^-5以内;而且相较于采用标定不准确的格值系数,该方法可以获得与绝对重力测量结果差异更小的平差重力值。本文研究结果为有效提高精密重力测量的效率和精度提供了方法保障。     

固体潮对三峡地区地壳垂直形变和重力变化的影响分析

利用IERS协议上的方法和DE405星历文件,基于三峡地区CORS站和重力台站位置,计算了从2011年到2015年6月固体潮每2 h对三峡地区地壳垂直形变和重力变化的影响,并计算了2012年12月14日大潮期间固体潮影响分布。研究发现,三峡地区固体潮有很强的周期性,存在半月和半年的长周期、一天和半天的短周期。三峡地区农历每月月中和月底前后有2次大潮,月中和月底的大潮潮差相差约1/4;每年冬季（月球赤纬28°36',约11、12、1月）和夏季（约5、6、7月,太阳高度角接近最大）大潮潮差大,春季和秋季大潮潮差小。大地高最大潮高0.346 m,最低潮高-0.190 m（参考历元2000.0）;固体潮对重力与对垂直形变影响异相,最大值110 μGal,最小值-200 μGal。区域固体潮呈明显的条带分布,固体潮对垂直形变与重力变化影响的增减方向相反。本文的研究成果可用于CORS站、重力台站的固体潮影响分析,为局部固体潮相关研究提供参考。     

顾及地形效应的地面重力向上延拓模型分析与检验

重力向上延拓在外部重力场逼近和航空重力测量数据质量评估中具有重要应用。本文深入分析研究了6种向上延拓计算模型的技术特点和适用条件,提出了应用超高阶位模型加地形改正、点质量方法结合移去-恢复技术实现“先向下后向上延拓”计算的实施策略,探讨了计算过程特别是前端向下延拓过程的稳定性问题。通过实际数值计算,定量评估了地形质量对不同高度向上延拓结果的影响,对比分析了不同向上延拓模型顾及地形效应的实际效果,同时对向上延拓模型计算精度进行了估计。在地形变化比较激烈的山区,地形质量对向上延拓结果的影响最大可达几十个mGal（10-5m·s-2）,当计算高度为10 km时,该项影响超过3 mGal;向上延拓计算模型误差（不含数据误差影响）一般不超过1 mGal;基于超高阶位模型和地形改正信息实施向下延拓过渡的布阿桑（Poisson）积分向上延拓模型,具有计算过程简便、计算结果稳定可靠等优点。     

大气压力变化对武汉台站重力场观测的影响

利用全球2°×2.5°、中国及邻区域30′×30′ 气压资料和Farrell弹性地球模型负荷理论,采用数值积分方法,计算了大气压力变化对武汉台站重力场观测的影响。对1990年1月1日至12月31日的数值结果分析表明,全球大气压力变化对武汉台站重力的影响峰对峰达12微伽,大气重力导纳的年平均值为-0.260 μGal/mba(1 mba=1 hPa),这一结果同潮汐分析中由回归分析方法获得的导纳值相近。说明在利用超导重力仪观测资料应用于地球动力学研究之前,有必要作精细的全球气压变化改正。     

Comparison of absolute gravity measurements obtained with FG5/232 and FG5/214 instruments

This paper introduces the comparison of absolute gravity measurements in China during 2006–2008, and analyzing the survey and comparing the results, it shows that there is no obvious system error between the gravimeter of FG5/214 and FG5/232, the surveying accuracy is very high and repetition is good, and their inner surveying accuracy is about 2–3 microGal.     

FG5/232与FG5/214绝对重力观测比对(英文)

This paper introduces the comparison of absolute gravity measurements in China during 2006-2008,and analyzing the survey and comparing the results,it shows that there is no obvious system error between the gravimeter of FG5/214 and FG5/232,the surveying accuracy is very high and repetition is good,and their inner surveying accuracy is about 2-3 microGal.     

永兴岛基准站的绝对重力测定

主要描述了FG5绝对重力仪在永兴岛基准站测量的实施过程,重力垂直梯度和水平梯度的测定方法、结果及精度统计,永兴岛基准站绝对重力最终结果的测定精度为4.69×10-8ms-2。     

Scale factor calibration of a superconducting gravimeter at Esashi Station, Japan, using absolute gravity measurements

The scale factor of a superconducting gravimeter (SG) at the Esashi Earth Tides Station, Japan, was revised by repeating co-located absolute gravity measurements with an FG5 gravimeter. Although the calibration results from the absolute gravimeter (AG) show an apparent secular change in the scale factor of the SG (0.4% for the period 1993–2002), the relative scale factors, which are determined by tidal analysis with the response method, indicate that it has changed by no more than 0.01% during the above period. If the mean scale factor over the 10 years is adopted, a value of –56.082±0.029 Gal/V (1 Gal =10^–8 m s^–2) is obtained, which is about 0.4% smaller than that used in the global geodynamics project (GGP) database. Based on this newly determined scale factor, the tidal gravity factors at Esashi have been re-estimated. The observed tidal factors, corrected for the ocean tide effects with recent models, indicate that the theoretical gravity factors for an inelastic Earth model are more consistent with the observations than are those for an elastic model.     

国产零长弹簧原理动态重力仪首次飞行试验及精度评估

CHZ-Ⅱ重力仪是首套完全国产零长弹簧原理航空重力仪,2018年4月在陕西渭南地区进行了首次飞行试验,共完成4个架次24条测线的有效飞行,标志着我国航空重力仪在自主研发的道路上又取得了长足的进步。利用飞行地区地面重力数据对CHZ-Ⅱ重力仪的测线扰动重力和格网扰动重力数据进行精度评估,其中空中测线在10 km分辨率条件下,精度达到1 mGal。采用地形辅助法对测量形成的5'测格网重力数据进行向下延拓,经延拓至地面后精度优于5 mGal,基本满足平原地区的测量需求。     

iGrav-007超导重力仪格值的精密测定

iGrav超导重力仪是当前世界上最新型的便携式相对重力仪,可提供最稳定和最高精度的连续相对重力测量。利用武汉九峰台站FG5-112绝对重力仪与iGrav-007超导重力仪连续3天的同址观测结果,基于最小二乘线性回归和迭代算法,精密确定iGrav-007的格值。数据处理结果表明,iGrav-007的格值为(-91.640 2±0.085 2)×10-8 m·s-2/V,相对标定精度为0.092 9%,连续1天的FG5绝对重力观测获得的格值精度优于0.2%,连续3天的FG5绝对重力观测获得的格值精度优于0.1%。