采用重力异常的导纳理论推估海底地形

系统探讨了采用重力异常的导纳理论推估海底地形的方法。在频率域内对海底地形和重力异常的相关性进行了分析,确定在20~300 km波段内两者相关系数最高,适合通过重力异常反演。以皇帝海山链为例,分别采用未补偿导纳模型和顾及挠曲补偿的导纳模型开展研究,其中涉及的地壳厚度和有效弹性厚度等参数通过均衡响应函数法得到。引入余弦低通滤波器,有效地解决了向下延拓过程中产生的高频震荡问题。算例结果表明,采用重力异常的导纳理论能够有效地反演海底地形,结果真实可靠,反演模型的相对精度在6%左右,与ETOPO1模型相当,且能够刻画出ETOPO1模型中未显现的地形细节。由于地形变化剧烈,反演模型在海山链沿线附近精度不甚理想。     

均衡重力异常的应用

通常认为均衡重力异常的变化梯度比布格异常和布地异常的变化梯度较为平缓，在重力异常的拟合计算中，为提高拟合精度，时常强调要求采用的均衡重力异常，本文通过分析计算，对均衡重力异常的应用范围提出了新的见解，对合理应用均衡重力异常，有效地提高应用的精度有实际意义。     

利用计算机图形跟踪扫描系统推估平均重力异常

本文介绍利用计算机图形跟踪扫描系统在重力异常等值线图上进行数字化，再结合平均地形高和采用谢巴德曲面拟合推估，推估平均重力异常的有关技术问题。这一技术途径和传统的直接进行数值推估平均重力异常不同。当只备有重力模拟型资料的情况下，利用这一技术可将其转化为数值型重力资料。     

基于地球物理信息构建全球重力异常模型方法的探讨

平均重力异常是地球重力场的基本数据,在垂线偏差、高程异常、扰动重力等的计算中都要用到平均重力异常。本文在全球高程、地壳密度、海深等地球物理信息的基础上,依据均衡理论和逆威宁-曼尼兹公式两种推估重力异常的方法,在理论上对构建全球重力异常模型进行了探讨。     

航空和地面重力测量数据的一体化处理方法

在三维经典扰动位协方差模型基础上,推导获得局部重力异常协方差模型、局部扰动重力协方差模型,以及扰动重力和重力异常的互协方差模型,这3个模型在忽略小项后是一致的,即航空扰动重力数据与地面重力异常数据的联合处理采用一个模型即可,大大简化了处理流程.以最小二乘配置理论及本文推导的协方差模型为基础,构建了航空扰动重力测线数据与地面重力异常数据一体化处理的具体方法,利用该方法可推估地面待求点的重力异常数据,且处理过程自动完成了航空扰动重力数据的向下延拓,同时也大大削弱了航空数据中存在的系统偏差影响.在某试验区开展了一体化处理试验,结果表明,采用一体化处理得到的重力异常数据比单独使用5'分辨率航空重力数据推估获得的数据精度提高2.4 mGal,比单独使用2.5'分辨率地面重力数据推估获得的数据精度提高1.2 mGal.     

马尼希基海底高原重力均衡及其构造意义研究

采用三维导纳分析技术,联合海底地形和重力异常数据,对马尼希基海底高原重力均衡状况进行了分析研究,并结合地震学等研究成果,分析其构造意义。马尼希基海底高原海底地形与重力异常相干性在长波部分(大于100km)相对较小,说明高原地壳底部存在低密度异常,并且,根据Airy均衡分析,这种低密度异常并非完全由洋壳对海底地形的均衡调整引起,推测高原地壳底部存在由岩浆"板垫作用"(crustal underplating)形成的低密度异常体,即"底部载荷"。马尼希基海底高原短波海底地形符合Airy均衡,据此分析获得高原地区洋壳厚度为22.7km,与地震研究结果一致。岩石圈挠曲均衡分析表明,马尼希基海底高原岩石圈有效弹性厚度为2.5~5.5km,较优拟合值为3.5km,可能意味着高原形成时岩石圈年龄较小。根据顾及底部载荷的挠曲均衡模型进行分析,定量计算了底部载荷规模,约为地形载荷的30%,其体积约为9.3×105km3,平均深度为18km,是整个高原洋壳的重要组成部分,表明洋壳底部板垫作用在马尼希基海底高原形成和演化过程中产生过重要影响。     

高程异常控制网中利用重力数据进行推估的精度评定

在高程异常的控制网中，如我国的天文（重力）水准网，ＧＰＳ水准网等，研究了基于控制点上的已知高程异常值，利用重力资料，采用“移去－恢复”技术，推估该控制网中内插点的高程异常的方法。本文讨论了这一推估高程异常的精度和高程异常控制网及重力数据的分辨率、精度的关系，并结合我国实际情况给出了试算结果。     

360阶均衡引力模型的研究及其在求定全球重力模型中的作用

目前,确定高阶地球重力位模型需要有全球范围的、精确的地球重力数据,对于没有或很少有重力数据的地区,则需根据已有的数据推估未知重力异常。本文即是试验以下这种求定地球重力位模型的可能性:即该模型的低阶球谐函数由卫星数据获得,其高阶球谐函数则从艾里-海斯卡涅的均衡假说为基础,按地形-均衡方法求得。     

局部地区布格重力异常的计算

概括了空间重力异常和布格重力异常的计算方法,计算了中安第斯山局部地区的空间重力异常、地形改正和布格重力异常,发现了其在海拔较高地区多为负值。     

球近似艾黎-海斯卡宁均衡模型分析

针对传统的均衡重力异常方式基于平面近似,积分范围较小、计算公式的适用性受限、表征的信息量有限的问题,该文在球坐标下分析艾黎-海斯卡宁(Airy-Hesikanen)均衡模型。以计算点向径为半径,将地形分为布格球壳和粗糙地形两部分,计算其地形影响和均衡改正。在实验区,选用补偿深度21km、密度差0.678g/cm3的模型参数,采用该文公式和传统公式计算均衡重力异常,并比较分析其计算值。结果表明,以球近似Airy-Hesikanen均衡模型计算均衡重力异常值,在小积分范围以及平坦地区,与传统公式计算值的精度相当;但随着积分半径增加,球近似Airy-Hesikanen均衡模型计算值精度不断提高、变化更平缓,说明球近似AiryHesikanen均衡模型代替平面近似Airy-Hesikanen均衡模型应用于重力问题研究更为符合地球实际情况。     

重力异常的一种逼近方法

函数模型逼近和统计模型逼近在大地测量均有广泛的应用。前者对趋势和性和规律性变化参数的求解较为理想。后者对随机变化物逼近较为合适，本文首先简单介绍了各种函数模型逼近和统计模型逼近的特性，提出了一种在函数模型逼近的基础上，辅以统计逼近的综合逼近法，作为一个例子，文中利用移动曲面模型和多面函数模型分别与拟合推估结合进行了重力异常的综合逼近计算。理论与计算表明，新的综合逼近法优于单独的函数模型逼近和统计模型逼近。     

一种基于PSO-BP神经网络的重力数据插值方法

重力数据在使用上需要通过进一步的精化和融合,并利用精确的插值技术进行加密处理,以满足实际应用的重力数据基础。本文提出一种基于粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化BP神经网络的方法,并应用于重力数据推估。通过仿真实验对比分析了PSO-BP神经网络、普通BP网络和传统克里金方法在重力异常插值上的效果,发现本文方法在均方差、差值稳定性上具有一定优势,但运算时间较长。利用澳大利亚中部的重力观测数据对PSO-BP神经网络进行训练,结果表明,本文方法在整个区域的插值效果上优于BP神经网络和克里金方法,补充高程数据作为PSO-BP神经网络的输入,能进一步提升利用该方法推估自由空气重力异常场的精度。     

重力异常拟合方法的研究

本文对常用四种拟合重力异常的数学模型及其用法在分析研究及大量试算的基础上，给出了各种拟合模型的特点以及拟合精度，综合各种拟合方法的优点，提出顾及重力异常特征的移动拟合法，对拟合重力异常可获得最优的拟合效果。     

逆Vening-Meinesz技术在陆地重力异常精细构制方法中的应用

逆Vening-Meinesz公式在海洋测高数据反演重力异常中得到了广泛应用,被认为是确定海洋地球重力场的有效途径之一。将该方法引入陆地,是本文的主要工作之一。由于陆地的非球面特性,需要顾及地形起伏的影响,因此,本文提出了基于均衡的逆Vening-Meinesz公式的移去恢复技术求解陆地重力异常的算法。最后通过对该算法编程试验,并对结果进行诊断分析和精度估计,结果表明该算法能够求得满足一定精度的重力异常值。     

区域重力调查成果在江苏地区高精度水准测量改正中的适用性分析

本文分析了空间重力异常精度对水准测量高差重力异常改正的影响。在江苏两处试验区分别采用实测重力和布格异常数据库两种改正方法,计算测段重力异常改正值,对比两者间的差异。结果表明：未顾及地形起伏的实测重力点分布是导致两种改正方法改正值差异大的主要因素;地形起伏较大区域,水准线路出现转折或倾斜过大时,需加测重力,采用实测重力进行水准测量高差重力异常改正;平坦小区域内,利用布格异常数据库与实测重力进行水准测量高差重力异常改正的精度相当。     

基于地球物理信息构建全球重力异常模型方法的探讨

物理大地测量的主要任务是研究地球形状及其外部重力场。而无论是通过求解司托克斯反问题来确定大地水准面及其重力位,还是通过莫洛琴斯基问题求解似大地水准面和实际地球重力位的过程中都需要用到一个重要的量：空间重力异常。在实际计算中往往需要格网化的重力异常,因此需要建立重力异常模型。本文主要在地球物理信息的基础上,重点论述了两种推求重力异常的方法,并探讨了利用全球重力场信息源诊断与融合技术推估重力异常模型的方法。     

补偿最小二乘估计在重力测量中的应用

在测量数据处理中,系统误差总是作为有害成分设法予以消除或补偿,但随着测绘科技的进一步发展,也有一些研究者将系统误差或非参数信号看作非随机变量,利用补偿最小二乘等方法,提取系统误差,从而对它有更多地了解,以满足高精度测量的需要。而本文在系统误差为随机变量的情况下,利用补偿最小二乘法研究半参数模型。得到了参数及非参数的估计;接着,讨论了估计量的若干统计特性;最后,用补偿最小二乘法研究重力测量中的重力异常问题,得到了重力异常的估计值,相同于用最小二乘配置法所得的结果,从而说明本文方法的有效性。     

利用航空重力测量和DEM确定地面重力场

本文基于空中一点重力异常可以代表地面一定相关区的平均重力异常的频谱特性，以及在局部区域空间异常与地形高的相关性，提出综合利用航空重力测量和数字高程模型确定地面重力异常的方法。该法可以解决航空重力测量分辨率受航高所限以及地面相关区重叠等问题，数值试验证明了此方法的有效性。     

用重力异常逐级余差计算重力大地水准面

本文将计算重力大地水准面的频域方法推广至空域，提出了一种新的用重力数据和重力模型位系数联合确定大地水准面的方法。利用重力异常的逐级余差实施积分，使得通常的Ｓｔｏｋｅｓ积分方法具有明确的频域分析含义，可按精度要求确定出使用重力异常余差的块形大小及积分半径ψｏ。     

局部重力异常协方差函数逼近

本文基于中国某地区密集均匀分布（２ｋｍ×２ｋｍ一点）的实测重力异常，统计了１１０ｋｍ×１２０ｋｍ范围内空间重力异常和地形高的局部协方差函数，并应用回归分析方法，以地形高的局部协方差函数，对重力异常的局部协方差函数实施逼近。统计结果表明，逼近公式（６）和（７）的逼近精度分别为±１７．３６（ｍｇａｌ）￣２和±４．８５（ｍｇａｌ）￣２。