珠峰地区似大地水准面精化与珠峰顶正高的确定

本文使用珠峰及其周边地区的重力数据与SRTM3、1∶50000 DEM、GTOPO30地形数据,以该地区的44个GPS水准点为控制,选择国内外的EGM96、WDM94、IGG05B、DQM2000D和CG03C作为参考重力场模型,采用移去-恢复技术,首次完成了珠峰地区分辨率为2.5′×2.5′高精度似大地水准面,其精度达到±9 cm,并据此推算了珠峰顶高程异常值. 再利用登山线路上的新测重力点与珠峰地形数据,依据严格的重力归算理论及移去-恢复技术,完成了珠峰顶似大地水准面与大地水准面差值计算,即珠峰正常高与正高的换算.     

利用重力资料与GPS数据研究伽师及邻区近期地壳运动特征

利用重力资料和GPS数据研究伽师及邻近地区地壳运动特征,首先对2005～2009年该区域流动重力观测资料进行平差计算,绘制出以1年为尺度的重力场变化的等值线图.分析表明,伽师及邻近地区近年来重力场变化相对活跃,且有一定的规律,最大重力异常值达到150×10 -8m·s-2.其次,利用2005 ～2009年该区域GPS数据在统一框架下进行重新解算,并利用理论计算得到该地区每年的面膨胀值.研究表明,该区域地壳面压缩、面膨胀交替出现,正负交界处往往是剪应变值增大的地区,即地震易孕育区域.最后探讨了重力与GPS(面膨胀)二者在地壳形变、地球动力之间的响应关系.研究表明,震前伽师及邻区重力值主要显示正变化,震后则呈现出大面积负值区域,说明压陷(面收缩)和向北扩张(面膨胀)作用交替进行,这与GPS计算出的面膨胀结果是一致的.     

伽师及其邻近地区重力场动态演化特征初步分析

通过对伽师及邻近地区2005~2007年5期流动重力测量资料的系统分析,研究了该区域重力场的时空动态演化特征。结果表明,重力变化与构造环境变化有关,地震孕育发生阶段,重力场将有明显的异常变化。地震多发于重力变化正负值交替的零线附近,正负重力异常变化梯度带的附近是物质增减差异剧烈的地区,能量易于积累,从而产生地震。与GPS观测结果相互印证,表明受大的构造背景影响,测区内重力异常的正负值分布反映了区域间的应力挤压作用。     

海潮对卫星重力场恢复的影响

本文讨论了海潮对卫星重力测量的影响问题. 首先介绍了海潮对卫星重力测量影响的基本理论;采用FES02和TPXO6海潮模型计算了海潮负荷对卫星重力结果前60阶的影响;并用两个模型之间的差异作为海潮模型精度的估计量,据此计算了海潮模型误差对卫星重力结果的影响. 与GRACE恢复的重力场精度的比较说明：海潮对重力场40阶以下的影响都超过了目前重力场恢复精度;尽管由于卫星测高技术的发展,海潮模型的精度有了很大的提高,但目前的全球海潮模型用于GRACE重力场恢复的前12阶的改正还是不够精确. 另外,我们也利用中国东海和南海潮汐资料以及FES02海潮模型讨论了中国近海潮汐效应对GRACE观测的影响. 结果说明该影响与海潮模型的误差相当. 这反映了当前海潮模型的不确定度,因此通过结合全球验潮站资料有望提高海潮对卫星重力测量的改正精度.     

GRACE星体和SuperSTAR加速度计的质心调整精度对地球重力场精度的影响

本文利用改进的能量守恒法开展了GRACE星体和星载加速度计检验质量的不同质心调整精度影响地球重力场精度的模拟研究论证. 结果表明：第一,在120阶处,当质心调整精度设计为0 m,恢复累计大地水准面精度为17.616 cm;当质心调整精度分别设计为5×10^-5 m、1×10^-4 m和5×10^-4 m时,恢复精度各自降低至18.106 cm、19.033 cm和27.329 cm. 第二,以德国GFZ公布的EIGEN-GRACE02S地球重力场模型的实测累计大地水准面精度为标准,当质心调整精度设计为(5～10)×10^-5 m时,其和K波段星间测量系统、GPS接收机、SuperSTAR加速度计、恒星敏感器等GRACE核心载荷的精度指标相匹配,对地球重力场恢复精度的影响较小,因此建议我国将来研制的首颗重力卫星的星体和星载加速度计检验质量的质心调整精度设计为(5～10)×10^-5 m较优.     

木兰山重力基线场的初值测定及重力变化分析

文中基于绝对重力控制下的木兰山基线场2018年和2022年的重力观测资料,研究了一次项系数在不同读数段的分布规律、木兰山基线场的重力场分布和近期重力变化特征。结果表明：相对重力仪不同读数段的一次项系数存在差异,武汉—宜昌测段(子测段)的一次项系数与武汉—绿葱坡测段(总测段)的差异可达4.809‰, CG-6型与CG-5型重力仪的结果较为一致,2类重力仪间无系统偏差;总测段的一次项系数是各子测段一次项系数的加权平均结果,其相应的权因子为子测段与总测段的重力段差比值;木兰山基线场的最大重力段差(G01—G03)为102.176mGal,各测点的重力值平均精度为4.8μGal; 2018—2022年木兰山基线场测点的重力变化区间为5.9～12.8μGal,重力场整体呈正变化,测段重力变化区间为-4.8～6.9μGal。测点周边环境变化、地表垂直运动、地表水储量变化对地表实测重力变化均产生了一定影响。综合上述各项改正后的测点和测段重力变化均值较实测值相应减小了38.2%和50.8%,改正后的重力变化结果更为精准,但其不确定度相应增加了2.5%和2.8%。综合分析测点和测段的重力场动态变化可有效...     

卫星重力场恢复中海潮负荷效应的改正

本文详细介绍了海潮负荷效应对卫星重力测量影响的基本理论,并采用不同分辨率的FES2004、TPXO7.2和GOT00全球海潮模型计算了海潮负荷对卫星重力结果前60阶的影响;并用各个模型之间的差异作为海潮模型精度的估计量,计算了海潮模型误差对卫星重力结果的影响,与GRACE恢复的重力场精度的比较说明:海潮负荷效应主要影响卫星重力观测结果的低阶系数,35阶以下的影响都超过了目前重力场恢复精度;尽管由于卫星测高技术的发展,全球海潮模型的分辨率及精度均得到很大提高,但目前的全球海潮模型用于GRACE重力场恢复的前12阶的改正还是不够精确.受近海地区特殊海岸线及复杂海底地形的影响,整体精度仍得不到提高,利用高精度高分辨率的中国近海模型对不同分辨率全球海潮模型进行局部精化,进一步提高了全球海潮模型的整体精度,同时改善了卫星重力场恢复中的海潮负荷改正效果.     

关中地区重力场及其时空动态演化特征

系统分析了关中地区1992～2004年流动重力测量资料，研究了重力场的时空动态演化特征。10多年来的重力场动态变化图象表明：重力场变化与活动断裂构造密切相关，重力场有规律的变化与区域应力-应变场微动态活动有关。区域重力场总的趋势变化为：关中南部秦岭山区重力负值变化，测区中部渭河断陷盆地至韩城一带重力正值变化，测区北部铜川-黄龙一带的渭北黄土塬重力负值变化。西安城区重力变化主要是过量开采地下水、含水系统压密所致。     

监测地壳垂直运动的重力测量法:潜力与问题

随着近年绝对和相对重力测量技术的发展,在大小尺度的测网中,测量精度已经可以分别达到十分之几到百分之几μm s~(-2)(1μm s~(-2)=0.1mGal)。所以重力测量技术现在能够作为探测地壳垂直运动的一种有效工具。在把几何水准测量结果转换为由重力场定义的高度时,以及在由重复测量来控制高度参考面的时间变化时,重力测量数据都是必不可少的,因为水准测量相当费时,而且在测距很大时,存在传递的不利因素,所以用重复重力测量来加强和部分地代替水准测量具有更为重要的意义,在测定地壳垂直运动中,所测得的重力随时间的变化能否成功地应用,不仅取决于重力和高度变化之间的变换因子的可靠性,而且还取决于重力测量的精度。变换因子应该在代表性测段上由同时进行的水准和重力测量来确定。现在那种建立重力基准控制点的想法正在改变,因为绝对重力仪已经可利用,而且也有可能对相对重力观测仪器做准确的标定,利用反馈系统还可观测到微量的重力差异。因此,目前的工作重点已经放在研究环境特性量的干扰效应上,例如微地震、大气压力和地下水的平面变化,以及研究一些周期性效应如地球潮汐和极性运动。     

基于半解析法有效和快速估计GRACE全球重力场的精度

首先基于半解析法建立了新的GRACE卫星K波段测量系统星间测速、GPS接收机轨道位置和加速度计非保守力误差联合影响累计大地水准面的误差模型;其次,基于各关键载荷精度指标的匹配关系,论证了误差模型的可靠性;最后,基于美国喷气动力实验室（JPL）公布的2006年的GRACE Level 1B实测误差数据,有效和快速地估计了120阶全球重力场的精度,在120阶处累计大地水准面的精度为18.368 cm,其结果和德国地学研究中心（GFZ）公布的EIGEN-GRACE02S全球重力场模型符合较好. 本文的研究为将来国际卫星重力测量计划（如GRACE Follow-On, 360阶）中高阶全球重力场模型精度的有效和快速估计提供了理论基础和计算保证.     

新疆南天山地区重力场动态演化特征

通过分析南天山地区2005-2008年近8期流动重力测量资料,研究了重力场的时空动态演化特征,提取与地震活动有关的信息,并对重力场变化与构造活动及地震活动的关系进行了探讨.结果表明:重力场变化与构造环境变化有关;地震孕育发生阶段重力场出现一定范围的区域性重力异常;地震往往多发于重力场变化正负值交替的零线附近.     

流动重力结果与河南范县ML4．7级地震

讨论了2006年4月9日范县ML4.7级地震前后重力场的变化和预测过程.震前2005年9月～2005年12月重力场表现为趋势下降,在2006年3月重力场转折上升,表现为变化加速,地震发生在重力场加速变化过程中.部分测点点值、测段段差值存在异常,点值和段差值的变化幅值在(30～60)×10-8m·s-2之间.震后该区的重力异常没有恢复.重力变化可能是由该区地壳形变、地壳深部质量迁移和断层蠕动共同作用引起的.     

流动重力结果与河南范县ML4．7级地震

讨论了2006年4月9日范县ML4．7级地震前后重力场的变化和预测过程。震前2005年9月-2005年12月重力场表现为趋势下降,在2006年3月重力场转折上升,表现为变化加速,地震发生在重力场加速变化过程中。部分测点点值、测段段差值存在异常,点值和段差值的变化幅值在（30-60）×10^-8m·s^-2之间。震后该区的重力异常没有恢复。重力变化可能是由该区地壳形变、地壳深部质量迁移和断层蠕动共同作用引起的。     

卫星重力梯度恢复地球重力场的频谱分析

根据仪器功率谱密度和重力位系数阶方差的定义,本文建立了卫星重力梯度测量噪声功率谱密度与重力场模型的误差阶方差的直接对应关系,并基于此讨论了重力梯度测量精度、卫星轨道高度以及运行时间对地球重力场恢复精度的影响.相比于传统的基于最小二乘法评估卫星载荷噪声对地球重力场恢复精度的影响而言,本文提出的方法简单、直接,有助于快速设计和确定卫星重力测量计划的有关参数.     

Spectral analysis for recovering the Earth's gravity potential by satellite gravity gradients

根据仪器功率谱密度和重力位系数阶方差的定义,本文建立了卫星重力梯度测量噪声功率谱密度与重力场模型的误差阶方差的直接对应关系,并基于此讨论了重力梯度测量精度、卫星轨道高度以及运行时间对地球重力场恢复精度的影响.相比于传统的基于最小二乘法评估卫星载荷噪声对地球重力场恢复精度的影响而言,本文提出的方法简单、直接,有助于快速设计和确定卫星重力测量计划的有关参数.     

重力网中绝对重力点误差的检验和影响的估算

在重力网内施测若干个绝对重力点,用以控制相对测量误差的积累,可使网中各待定点重力平差值的精度得到提高,按一定周期进行相对和绝对重力的重复测量,可获得重力变化的绝对量,从而为研究区域重力场的变化提供数据,用这种方法可提高重力复测网对重力变化的监测能力。     

联合不同类型重力测量数据确定地球重力场模型的迭代法

不同的重力测量数据包含了不同波段的地球重力场信息,因此要恢复更高精度的地球重力场模型,就必须对不同类型的重力测量数据进行联合处理.以地面重力异常Δg为例,推导了利用迭代法联合不同类型重力测量数据反演地球重力场模型的基本原理公式,并给出了其具体实现步骤,接着采用全球的重力异常Δg数据和扰动位T数据,基于迭代法对卫星重力梯度SGG数据解算的重力场模型进行了进一步的精化.结果表明,初始的卫星重力梯度SGG模型和经过全球重力异常Δg数据精化后的模型,其对应的累计大地水准面误差分别达到1.128cm和0.048cm、累计重力异常误差分别达到0.416mGal和0.018mGal的精度;在经过全球扰动位T数据进一步精化后的模型,其对应的累计大地水准面误差达到0.043cm、累计重力异常误差达到0.016mGal的精度.     

2005～2009年喀什—伽师地区重力场变化与地震

分析了2005～2009年喀什—伽师地区10期流动重力测量资料,研究了重力场的时空动态演化特征,并提取与地震活动有关的信息,进一步探讨重力场变化与构造活动及地震活动的关系,结果表明:重力场变化与构造环境变化有关——地震孕育、发生阶段,其重力场出现一定范围的区域性重力异常.重力测量可以较好地反映由活动断层的物质迁移和构造...     

川西地区实测自由空气重力异常与EGM2008模型结果的差异

在四川盆地西部建立了一个由302个观测站组成的区域观测网,并进行了高精度流动重力与GPS观测,其目的是获取区域自由空气重力异常(简称重力异常)的分布特征,并对EGM2008模型在该区域的结果进行验证分析.研究区域实测的重力异常总体为负值,由西到东逐步从-160×10^-5ms^-2平缓变化到-60×10^-5ms^-2左右.EGM2008地球重力场模型揭示的模型重力异常较好地勾画出研究区域的总体地形分布形态,龙泉山脉以及四川盆地与青藏高原的边界皆存在明显的模型重力梯度带.研究区东南部的模型重力异常大约为-50×10^-5ms^-2左右,但在龙泉山西部成都平原地区,模型重力异常则达到-120×10^-5ms^-2左右.在区域观测网内绝大部分观测点上,模型与实测重力异常的差值几乎为一个常数(-10×10^-5ms^-2左右),说明EGM2008地球重力场模型可较好地反映实际重力场的空间分布形态.如果配以一定数量的地面观测数据进行整体调节,EGM2008地球重力场模型就可以较真实地反映实际地球重力场.     

上海至加罗林群岛重力剖面的初步研究

1983-1984年,我国“向阳红10号”科学调查船,由上海至加罗林群岛进行了两条重力剖面测量。本文概述了这次海上重力测量情况、工作精度、资料整理和反演计算结果;分析了重力场特征以及陆架、边缘盆地、岛弧、海沟、大洋盆地等单元特有的重力异常场特征;对比了琉球、马里亚纳、雅浦等三列岛弧海沟系的不同构造型式和相应的重力场特征;并探讨了诸海底单元重力异常的成因。