亚洲MAGSAT卫星磁异常图

使用２０多万个ＭＡＧＳＡＴ卫星磁测数据，编绘亚洲卫星标量（△Ｆ）和矢量（△Ｘ，△ｙ，△Ｚ）磁异常图（２０°ｓ－６０°Ｎ，５０°Ｅ－１６０°Ｅ）．为了提取岩石层卫星磁异常，首先对ＭＡＧＳＡＴ卫星数据进行了筛选，然后进行主磁场、磁层场、电离层场和感应场改正，并消除虚假测点．将卫星数据分成黎明组、黄昏组和联合组，分别绘制相应的卫星磁异常图．根据１°×１°的网点值，用计算机编绘亚洲卫星磁异常图．初步分析了卫星磁异常与大地构造的关系．     

亚洲MAGSAT卫星磁测数据处理

本文简要介绍了使用的ＭＡＧＳＡＴ数据变量，磁测数据的筛选，卫星磁练习薄宾提取，以及卫星磁异常图的编绘。     

基于CHAMP卫星的区域卫星磁异常球冠谐分析（英文）

基于CHAMP卫星的矢量磁测数据,结合最新的IGRF12模型,并假设所有CHAMP卫星的网格测点位于同一高度(307.69km),基于498个测点,建立了2010.0年中国地区要素X、Y、Z和总强度F的卫星磁异常球冠谐(SCH2010)模型,建模前利用CM4模型移除了外源场。模型极点位于36°N和104°E,球冠半角为30°。通过比较△X、△Y、△Z以及X、Y、Z的均方偏差(RMS)的数值变化,确定截断阶数Kmax=9为合适的截断阶数。结合IGRF12所建立的卫星高度的中国地磁参考场(CGRF2010)模型与CM4模型具有较好的一致性,分析比较了基于SCH2010模型与类似磁异常模型的地面磁异常分布,发现各要素磁异常的强度与分布高度一致。通过比较F在不同高度处的磁场分布,发现SCH2010模型在不同高度的估算都符合地磁场的变化规律。比较发现SCH2010与CM4模型的空间变化率一致性较好。所建模型相较于其它区域拟合模型而言,可反映地磁场的更多细节,但球冠谐模型本身及建模过程为两个误差源。     

欧洲及其邻区MAGSAT卫星磁异常冠谐模型

通过对欧洲及其邻近地区 MAGSAT 卫星黎明资料进行了处理,得到1°×1°卫星磁异常网格值。本文使用冠谐分析方法,计算该地区卫星矢量磁异常（ΔX,ΔY,ΔZ）冠谐模型。球冠极点位于33°N和26°E,球冠半角为40°.冠谐模型的截断指数为18。根据卫星磁异常冠谐模型和地磁场球谐模型 DGRF1980,计算卫星总强度磁异常（ΔF）的冠谐一球谐模型。根据卫星磁异常的理论模型,计算并绘制不同高度（300,400,500km）的理论卫星磁异常图。对冠谐模型和大磁异常进行了分析和讨论。     

中国及邻近地区卫星总强度磁异常的三维结构

根据卫星磁异常（△Ｘ，△Ｙ，△Ｚ）的球冠谐和模型和地磁场的不谐模型，得到了卫星总强度磁异常（△Ｆ）的三维模型，计算出中国及邻近地区不同高度（ｈ＝０，１００，２００，３００，４００，５００ｋｍ）的卫星磁异常，绘制出相应高度的总强度磁异常分布图。讨论和分析了卫星总强度磁异常的分布特征，以及卫星磁异常随高度的变化。     

卫星磁异常的理论模型

本文介绍了计算卫星磁异常理论模型的数学方法 ,即球谐分析方法、冠谐分析方法、矩谐分析方法和等效源方法 .根据相同的 MAGSAT资料 ,计算的卫星磁异常冠谐模型、矩谐模型和等效源模型都能很好地表示卫星磁异常的分布 .由于在整个研究区域 ( 1 0°N～60°N,70°E～ 1 40°E)都有卫星资料 ,所以这些理论模型没有所谓的“边界效应”.这一结论对计算地磁场的区域模型是很有意义的 .     

墨西哥及邻近地区地壳磁异常场研究

基于墨西哥国内49个地磁测点的3分量数据,利用全球模型CM4,区域模型Taylor多项式及曲面Spline 模型计算并分析了地壳磁异常场,并在境外均匀选取了16个CM4模型的地壳场值作为补充点以控制边界效应.为了进一步比较验证,还选用了最新的EMM2010模型.结果显示将实测值减去CM4地核场的差值所得到的磁异常分布与直接基于测点的CM4磁异常分布在分布形态和强度都有较大的差别,而与基于实测值的Spline网格值减去CM4地核场网格值后非常类似.总强度F在境内以负值居多,强度随纬度的升高其强度由大变小再变大;水平分量H在境内以正值居多,强度随纬度的升高而强度变大;磁偏角D分量除了西北部分区域外,其它区域都为正值,强度随经度的升高而变大.基于现代高精度的CM4及EMM2010模型绘制了墨西哥地区的磁异常网格值进行比较,两者间存在的差异主要由截断阶数与所使用卫星数据的不同所致.通过实测值结合Taylor多项式和曲面Spline两种区域模型研究磁异常,认为若进行地磁场异常的理论研究,可采用现有的高精度全球模型绘制的磁异常图,若进行实际的工程应用,可从实际的测点出发,结合常用的区域模型进行应用,曲面Spline模型较适于模拟区域地区的地壳磁异常.     

基于张衡一号卫星数据的中国区域岩石圈磁场球冠谐分析

张衡一号卫星于2018年2月成功发射升空,卫星上搭载有测量地磁场的高精度磁强计,包括标量和矢量磁力仪.本文基于张衡一号卫星2018年3月—2022年5月的标量磁测数据,利用球冠谐分析进行中国区域的岩石圈磁场建模工作.首先选取地磁活动平静时期(Kp≤2o)的夜侧数据,来减少外源场的影响;然后,利用CHAOS-7模型计算值去除主磁场和外源场,得到岩石圈磁异常值,再利用球冠谐分析进行中国区域的地磁场建模,得到最大阶数为53.17(对应地表波长为752 km)的球冠谐模型.该模型可以明显揭示出中国及邻区的主要岩石圈磁异常,包括位于我国塔里木盆地、四川盆地、松辽盆地和境外的贝加尔湖、孟加拉盆地附近的高值磁异常,以及位于青藏高原南部的东西向低值磁异常.为了对模型结果进行进一步分析,将其与Swarm-A卫星数据球冠谐建模结果和CHAOS-7球谐模型结果在不同高度上进行了对比,主要磁异常的分布基本一致,而且在向下延拓到100 km高度时,本文的模型也能够提供比较稳定的结果,但是在幅值和磁异常形态细节上存在一定差异.     

亚洲MAGSAT卫星磁异常冠谐分析

根据亚洲地区（15°S-60°N,55°E-160°E）MAGSAT卫星碰异常1°×1°网格值,使用冠谐分析方法,计算亚洲地区卫星磁异常的冠谐模型．球冠极点位于22°N,108°E;球冠半角为50°．该模型的最大截断指数Kmax=20,共有441个系数．根据冠谐模型,绘制卫星平均高度（400km）以及其他高度（300km和500km）的理论卫星磁异常图（△X,△Y,△Z）．卫星磁异常的冠谐模型能表示磁异常的三维结构,为探讨岩石层结构提供证据．     

低纬度磁异常的初始模型约束全卷积神经网络化极方法

磁异常化极是磁测数据处理的重要基础工作,低纬度磁异常化极运算不稳定.深度学习是一种有效解决不稳定问题的数据驱动方法.然而,现有基于深度学习的位场数据处理仅以位场响应作为输入,缺乏场景外样本数据的通用性,往往导致深度学习网络预测结果的泛化性能不足.因此,为了克服这一问题以及进一步提高低纬度磁异常化极的精度.受“知识&数据”联合驱动深度学习网络结构的启发,本文提出一种基于初始模型约束的低纬度磁异常化极全卷积神经网络结构.该网络结构的输入包含两部分,一部分为低纬度磁异常,另外一部分为初始模型,网络输出为垂直磁化方向磁异常.训练与测试的磁异常数据采用基于网格点格架函数的空间域快速正演生成,以及对低纬度磁异常采用稳定的频率转换来获取初始模型,另外本文对数据集中10%的随机样本加入了5%的高斯噪声,以此增强全卷积神经网络结构的鲁棒性.理论模型试验验证了本文所提方法的有效性、精确性以及鲁棒性.最后,将本文方法应用于实际磁测数据,取得了良好的效果.     

地磁匹配用于水下载体导航的初步分析

随着地磁场模型的日趋完善和滤波技术的不断成熟,地磁匹配方法在近几年得到迅速发展,它一般用于近地卫星,还未用于海洋环境.针对这一问题,本文结合地磁场特点和海洋地磁测量的现状,分析了水下地磁匹配的可行性.分别从匹配的地磁模型和测量值中存在干扰磁场两方面,指出了制约该技术发展的几个因素.在此基础上,提出了地磁用于水下载体定位的两条技术途径,一是用小波变换滤去地磁异常,与大尺度地磁模型匹配定位;另外,也提出了利用地磁异常,结合同时定位与构图(SLAM)算法实现自主导航.     

喀什—乌恰地区流动地磁测量数据处理及初步分析

介绍了2008年在喀什—乌恰地区32个测点的流动地磁测量数据的处理方法。利用该数据建立了喀什—乌恰地区地磁场的曲面样条模型,绘制了区域地磁基本场分布图。以2005年中国地磁场球冠谐模型为参考场剥离了岩石圈磁场,绘制了喀什—乌恰地区岩石圈磁场局部异常分布图。表明岩石圈磁场局部异常与测区内地震在空间上有一定的对应关系。     

Regional features of the geomagnetic field secular variations

The secular variations in the geomagnetic field have been studied based on the satellite vector magnetic survey. A high data accuracy made it possible to estimate the spatial and temporal characteristics of different variation types on the interval 1980–2007. The growth and decomposition of midlatitude foci have been qualitatively estimated, and the structure and velocity of a drifting equatorial anomaly have been determined.     

地磁正常场的选取与地磁异常场的计算

根据2003年中国地磁观测数据（包括135年地磁测点和35个地磁台）以及我国邻近地区38个IGRF计算点的地磁数据,计算中国地磁异常场的分布。选取两种地磁场模型作为地磁正常场,一是国际参考地磁场的球谐模型,二是中国地磁场泰勒多项式模型。根据各个测点的地磁异常值（观测值减去模型计算值）,用球冠谐分析方法计算地磁异常场的球冠谐模型,并绘制2003年中国地磁异常（△D,△I,△F,△X,△Y,△Z）。分析和讨论了中国地磁异常场。     

京津冀地区地磁场球冠谐分析

2002年在京津冀地区进行了45个测点的地磁三分量测量,对测量资料进行通化处理,通化时间为2002年5月5日16～18时（世界时）. 通化后的观测均方差分别优于1.5nT（地磁场总强度F）,0.5′(磁偏角D和磁倾角I). 将国际参考地磁场（IGRF2000）作为地磁正常场,建立了京津冀地区地磁异常场的球冠谐模型（BTHASCH）. 球冠极的空间位置坐标为39.5°N和117.0°E,球冠半角为4°. 在模型计算过程中,球冠谐函数的截断阶数分别取为1～10. 经综合比较, 最终采用的截断阶数为5. 建立了京津冀地区参考地磁场的球冠谐模型（BTHGRF）.根据模型,绘制了京津冀地区地磁异常场图(ΔX、ΔY、ΔZ、ΔF、ΔD、ΔI)和京津冀地区地磁图(X、Y、Z、F、D、I).     

1936年中国地磁参考场的冠谐模型

根据1936年中国东部和中部地区的地磁测量资料，以及国际地磁参考场DGRF1935和DGRF1940，用冠谐分析方法计算1936年中国地磁参考场(CGRF)的冠谐模型. 冠谐模型的截断阶数为8，球冠极位于36°N和104°E，球冠半角为30°.CGRF1936比相应的国际地磁参考场能更好地表示中国地磁场的分布，本文计算的冠谐模型的均方偏差分别为104.9 nT(X分量)，84.8 nT(Y分量)和121.1 nT(Z分量). 根据地磁场的冠谐模型，绘制1936年中国地磁图(X，Y，Z，F)和异常磁场图(ΔX，ΔY，ΔZ，ΔF).     

Changes of lithospheric magnetic anomalies with altitude (According to the CHAMP satellite)

Maps of the magnitude of the full vector and the vertical component of an anomalous lithospheric magnetic field over the Voronezh anticline (VA) for the three high-altitude observation levels were compiled based on geomagnetic measurements from the CHAMP satellite. The isometric positive anomaly centered at about 50° N and 37° E stands out. Its amplitude decreases with increasing observation altitude without changing the form. Comparison of the parameters of the detected anomaly with data obtained for this site by other methods confirms that it really exists and that its spatial position is accurately determined, which indicates the reliability of the values of the selected field of lithospheric anomalies. The change in the parameters of the magnetic anomaly with respect to the observation level over the Earth’s surface is consistent with the concepts of geological structural features of the lithosphere in the region. The anomaly offset to the south on the satellite altitudes apparently indicates an uplift of crystalline basement rocks and a more southern position of VA deep roots relative to that accepted in the global magnetization model. The use of satellite data obtained at different altitudes opens up additional possibilities for the application of gradient methods in the interpretation of the magnetic fields of lithospheric anomalies.     

小煤窑采空区的地面磁场观测结果及其初步推断

在神朔铁道神木至大柳塔段,为了了解地下煤窑空洞与隧道情况,布设了６条测线,共计３８８个测点,进行了地磁总强度观测工作。根据观测数据,分析了测区的磁场分布特征。由此初步推断,测区东南部的Ｅ区负异常是由地下矿道引起的;测区中部的Ｄ区负异常也是有地下矿道的部分贡献,测区其他部分,由于存在地下浅层铁磁性物质与铁轨的严重影响,地下矿道的位置与走向需要进一步讨论。     

Space-time modeling of the main magnetic field by combined methods of spherical harmonic analysis and natural orthogonal components

A simple method for obtaining a space-time model of the main magnetic field from the high-precision satellite survey data is described. At the first stage, the CHAMP satellite data for one-day interval are expanded into the spherical harmonics with constant coefficients. This yields a set of daily mean spherical harmonic models (DMSHM) over the survey interval of a few years. At the second stage, the coefficients of this set are used as source data for expansion into the natural orthogonal components (NOC). It is shown that the terms of the NOC series decrease rapidly, and the accuracy of the space-time model of the main geomagnetic field over the time interval under discussion is not worse than the accuracy of the models obtained by traditional methods.     

边界点选取对蒙古地磁场球冠 谐和模型精度的影响

中国地震局地球物理研究所与蒙古科学院天文与地球物理研究中心于2011—2012年合作开展了蒙古119个野外地磁测点的测量工作. 本文利用蒙古119个测点准确可靠的地磁数据, 分别加上9组边界点EMM2010模型计算值, 得到了蒙古2010.0年代地磁异常场的9个球冠谐和模型; 给出了地磁异常场北向分量ΔX、 东向分量ΔY和垂向分量ΔZ的等值线分布图, 并比较分析了这9个模型的异同; 同时计算了119个测点的地磁测量值与模型计算值之差的均方根误差σ, 以σ为指标来表征这9个模型的精度, 由此定量评价了边界点选取对模型精度的影响. 结果表明, 适当引入边界点能够提高模型精度, 而远离测区3°—5°的均匀边界点也能起到改善模型精度的作用. 因此在实际建模时, 应当在计算区域边界引入适当的边界点, 以改善地磁模型的精度.