海洋垂直重力梯度异常的计算及其在地形反演中的应用

将测高重力异常、局部大地水准面和垂线偏差作为输入数据,计算海洋垂直重力梯度异常。以中西太平洋海域作为研究对象,对垂直重力梯度异常和海底地形的相关性进行分析,在20~200 km波段范围内利用梯度异常推估海底地形。结果表明,反演地形的相对精度在7.14%左右,在多海山地区精度较差。     

航空重力梯度测量飞行姿态影响及误差校正

在石油和金属矿勘探中,相对于重力异常数据,航空重力梯度数据含有更多的高频信号成分,能更好的描述小的异常特征。为了得到地下异常体的真实重力梯度数据,需要全张量梯度测量数据中有效地去除飞机自身梯度值的影响。针对这一影响,提出线性的校正方法。考虑飞行姿态的改变引起的空间坐标系的变化,在校正过程中给出旋转矩阵和张量转换矩阵来实现坐标系的统一。通过模型实验分析了自身梯度值随姿态角变化情况,用实际梯度数据计算证明了该方法能够减小几个E的姿态误差,有效提高数据的精度。     

应用地形信息精化山区大地水准面

在介绍由高程异常确定大地水准面有关理论的同时,提出了用地形质量计算重力异常垂直梯度的方法,结合高程异常资料,可以使山区大地水准面得到精化。将本方法应用于珠穆朗玛峰,获得其大地水准面高为－ ３０．３６ ｍ 。     

基于卷积神经网络预测南海海底地形

针对南海区域,使用3种重力信号(垂线偏差、重力异常、垂直重力梯度异常)训练卷积神经网络模型,并将预测结果与船测数据和国外模型结果进行对比分析。将3种重力信号分成4组数据：重力异常,重力异常与垂直重力梯度异常,重力异常与垂线偏差,以及重力异常、垂线偏差和垂直重力梯度异常。4种组合方式的反演结果与船测水深之间的标准差分别为104.780 m、102.778 m、93.788 m、88.289 m,表明随着不同类型重力数据的加入,水深预测精度明显提高,并且在深度大于2 000 m时,反演结果精度提升效果更为显著。将训练集占总数据集的比例分别设置为80%、70%、60%和50%,反演结果与船测水深之间的标准差分别为88.289 m、91.256 m、92.833 m、96.022 m,表明数据量的增多可以有效提高模型学习结果的精度。     

高精度重力测量的实验研究

在高精度重力测量中，发现同一异常体的实测重力异常与牛顿定律计算出的理论异常不相符，实测异常的极值幅值近２倍于计算异常的极值幅。而且，实测重力异常的极值向两翼衰减很快，其梯度带间距与异常体的水平尺度几乎一致。这就为高精度重力法圈定储油构造、生物礁等平面位置提供了前提。在同等重力测量精度下，实测重力异常比计算重力异常提高了近１倍的纵向分辨力，得到油气藏和油气侵染带引起的重力负异常也是完全可能的。据此用５个模型的实测高精度重力数据和按牛顿定律计算出的数据进行对比，完全证实了上述结论。     

陆态网络基准站的重力水平梯度分析

以中国大陆构造环境监测网络2010~2011年实测重力水平梯度数据为基础,通过正演计算3种典型地形的水平梯度,与实测结果进行对比分析。结果表明,半数以上测点存在较大的水平梯度,由此产生的干扰会极大地降低观测结果的精度与可靠性。因此,有条件的测点应进行水平梯度观测并进行校正。     

绝对重力仪测量有效高度确定

在重力梯度已知的情况下,认为按照四阶模型得到的重力值为起始高度z=0处的重力值。在被测点重力梯度未知的情况下,推导了一组简单公式用于计算绝对重力仪测量有效高度,该公式适用于初始位置以及初始速度均不为0的情况。用该方法得到的有效高度将计算的100个重力值归算到起始点,精度在1 μGal以内。     

华北地区重力和地形及其对克拉通破坏深部过程的约束

以重力和地形数据研究现今华北克拉通区域岩石圈热化学结构,探讨华北克拉通破坏过程。首先计算自由空气重力异常、布格重力异常、Airy均衡重力异常;再利用地震学莫霍面观测从地形和布格异常中扣除对应部分,计算残余重力异常及残余地形;最后对残余重力异常进行剩余密度反演。结果表明：1）华北克拉通中、东部存在浮力;2）克拉通东部由温度效应引起的密度负扰动效应略强于化学组分差异引起的密度正扰动;3）现今华北克拉通东部是古老克拉通型地幔和新生正常地幔的混合物,约保留50%~60%古老克拉通地幔成分;4）由重力和密度约束得到的混合地幔结果支持前人提出的多期幕式拆沉的华北克拉通深部破坏过程。     

基于拉格朗日中值定理的航空重力异常向下延拓方法研究

基于拉格朗日中值定理,改进使用重力异常垂直梯度进行重力异常向下延拓的方法,通过重力异常向上延拓后差分以及线性外推,得到更加准确的应用于向下延拓的垂直梯度近似值。首先介绍利用拉格朗日中值定理计算重力异常垂直梯度并进行向下延拓的基本原理,给出进行航空重力向下延拓的基本步骤;然后基于EGM2008全球重力场模型说明重力异常垂直梯度在0～10 000 m的空间范围内在垂向上与高度呈强线性关系,证明进行垂直线性外推的合理性;最后使用EGM2008模型的模拟重力异常在台湾地区进行实验,向下延拓精度达到2.34 mGal,验证方法的可行性与有效性,同时将台湾地区5 156 m高度面上的实测航空重力数据向下延拓到地面的3 360个地面重力观测点,精度达到10.13 mGal。     

移去-恢复法校准重力异常场及其应用

对经典移去-恢复法进行改进，利用EGM2008地球重力场模型、地表重力/GPS联合观测数据和ASTER数字地形模型，提出考虑地形梯度特征的区域重力场校准算法，同时针对我国动态重力区域网布设情况，对重力场的校准区域范围进行更为合理的设定。通过与经典移去-恢复法在川西地区实际应用的比较发现，改进模型能够将川西地区重力场模型数据的标准差从65.09 mGal降至61.24 mGal，在结合地形梯度影响后，能够将标准差进一步降至59.31 mGal。采用国际重力局最新发布的283个重力数据对喜马拉雅东构造结及邻区的重力场进行校准，结果表明，布格重力异常和地形数据有很强的正相关，该区中东部存在明显的均衡重力异常低值区。     

重力垂直梯度和重力异常辅助导航SITAN算法结果分析

在重力辅助惯性导航的仿真计算中,重力异常是人们常采用的辅助数据,重力垂直梯度数据对惯性导航的辅助能力还没有涉及过。利用重力异常数据和重力垂直梯度数据,在同一个区域内进行了多条航线SITAN匹配算法的仿真计算,并对SITAN算法的初始定位结果和匹配辅助导航的结果进行了统计分析。结果表明,无论在初始定位能力上还是匹配辅助导航能力上,重力垂直梯度的数据结果要好于重力异常数据结果。     

蒙古中部剖面重力异常研究

在蒙古中部106°E附近布设一条南北走向的重力剖面,首次获得该地区精确的实测重力值,经过数据预处理和改正计算,得到剖面重力异常结果。分析表明,剖面自由空气异常和地形有很强的相关性|剖面布格重力异常变化总体较为平缓,只在戈壁-阿尔泰-曼达尔戈壁加里东区带(GAB)和哈拉加里东区带（HRB）附近发生相对较快的变化,推测这两个区域可能存在较明显的深部构造变化|在蒙古-鄂霍兹克造山带附近,并未发现与板块缝合带相对应的重力异常变化|剖面均衡重力异常以负值为主,多数地区地壳未达到重力均衡状态,剖面附近地震活动和均衡重力异常之间的关系与中国南北地震带北段相关研究结果类似。     

湖北和邻区深部重力场及其地质解释

本文运用三度体直角座标向上延拓法计算了湖北及邻区的深部布格重力异常,结合地壳厚度分析了异常分布与深部构造的相关性。最后,对东部梯度带、深断裂、地震活动与重力异常的关系,进行了初步讨论。     

EIGEN-GRACE02S重力场模型在地壳构造探测中的应用研究

分析了布格重力异常在地壳构造探测中的重要作用,以及目前地质和物探中常用的地面重力测量计算得到的布格重力异常的缺点,提出利用纯重力卫星数据计算得到的SST (satellite-to-satellite tracking)地球重力场模型来研究地质构造和资源探测,以重力场模型EIGEN-GRACE02S为例,分析了其优点和应用的可行性.针对原有"卫星重力异常"概念的缺陷,提出了"真卫星重力异常"和"假卫星重力异常的概念".     

宁夏及邻区重力均衡异常的初步研究

本文利用布格重力异常和地形高程资料,采用爱里——海斯坎宁(Airy-Heiskenen)的理论模式,计算和绘制了宁夏及其邻区的均衡重力异常图。其特征为:宁夏北部地区有一个负均衡异常区,南部有三个正均衡重力异常区及一个接近零的负均衡重力异常区;中部的卫宁地区是接近零的负均衡重力异常区。结合大地测量资料的分析认为,宁夏地区的地震活动在空间上与上述异常区的展布相吻合。     

滇西试验场重力异常特征与强震潜在源区研究

本文用细化了的重力和地形综合数学模型、双层锯齿形计算模板、给定区域方差—协方差函数的最小二乘配置小区域内插和精度限定等精算重力异常场值的方法,以不低于±2.4×10~(-5)ms~(-2)和±2.9×10~(-5)ms~(-2)的精度,分别获得了滇西试验场区(99°E～102°E,24°N～27°N)最新完全布格重力异常和均衡重力异常展布图。依该区地震分布与重力场变异特征的对比研究,将下关—洱源—剑川一线划为7～7.5级地震潜在源区,永胜—大姚北划为6.5—7级地震潜在源区。     

地形对南北低空气流重力惯性波稳定度的影响

在南北向低空急流下,通过简单二层模式讨论地形起伏对重力惯性波的影响,研究指出:(1)存在一个对重力惯性波稳定度无影响的函数和不产生不稳定重力惯性波地形函数;(2)地形起伏越大,不稳定重力惯性波越强;(3)无论南风或北风基流,都是南坡比北坡更有利于产生不稳定重力惯性波。最后,通过实例计算表明,动力分析结果与实况有较好的一致性。     

用卫星测高和船测重力资料联合反演海洋重力异常

基于多颗卫星最新测高资料联合解算的全球平均海平面和中国近海船测重力异常数据,采用3种方法 (Stokes公式逆运算法、垂线偏差法、最小二乘配置法)分别计算了中国近海及其邻域(0°～40°N,105°～145°E)2′× 2′重力异常,重点对3种方法的优缺点及其计算结果进行了比较和分析。结果表明,在海底地形起伏较为强烈的南 海盆地,与船测重力异常比较,最小二乘配置法(LSC)计算精度较高,达到11.2×10-5ms-2。     

2015阿拉善左旗Ms5.8地震区布格重力异常及归一化总梯度的构造意义

分析阿拉善左旗Ms5.8地震区区域布格重力异常与断裂带的展布关系,并重点利用苏海图-平罗-鄂托克旗实测剖面,计算得到较为精细的剖面布格重力异常和布格重力异常归一化总梯度（简称G^H）图像。剖面结果分析表明：1）区域主要活动断裂均对应G^H等值线的条带或切分局部区,这些部位一般显示强变形特征,如巴彦乌拉山山前断裂(F1)或阿拉善块体东南边界与约10 km宽、延伸约30 km深的西倾高G^H变化带一致| 2) 阿拉善左旗Ms5.8地震的发震构造不是磴口-本井断裂(F3),但受F3控制|3) 银川-平罗断裂(F6)为平罗8.0地震的发震构造,震源深度约15 km。     

最小二乘定权方法对流动重力计算结果的影响

在处理流动重力观测数据时,采用最小二乘方法解算由权系数和观测值组成的超定方程组,得到最优权值,并利用最优权计算重力值。结果表明,等权方法计算得到的结果点值精度不高,但包含了较全的重力异常地震分析预报信息;不等权方法计算得到的结果点值精度较高,但削弱了有用的重力异常地震分析预报信息;最小二乘方法计算得到的结果不但有较高的点值精度,对M_S4.0及以上地震的分析预报效果也最优。