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,获得其天地水准面高为－３０．３６ｍ。     

地形—均衡补偿重力、大地水准面异常频谱分析

将地形高、地球内部质量异常以及重力、大地水准面展开成球谐级数，依据岩石圈弹性挠曲均衡补偿理论建立地形—均衡补偿重力、大地水准面异常的球谐级数表达式.由此我们可以研究地形—均衡补偿重力、大地水准面异常与球谐级数阶次的关系，以及不同波长地形荷载与岩石圈挠曲补偿的关系，探讨地形—均衡补偿重力、大地水准面的频谱特性.从观测大地水准面异常和自由空气重力异常扣除地形—均衡补偿大地水准面、重力异常，可以得到均衡大地水准面异常和均衡重力异常.均衡大地水准面异常已经消除了浅层物质不均匀的影响，反映的是地球深部物质密度不均匀分布.均衡重力异常显示出中短波长特性，反映的是地壳上地幔物质分布的失衡和物质调整的动力学特征.     

航空重力测量数据的滤波与处理

我国首套航空重力测量系统(CHAGS)于2002年研制成功.本文设计了CHAGS观测数据的滤波处理流程,着重讨论了比力及各项改正的滤波计算方法,提出了'两步滤波法'.基于某航空重力测量实测数据,对测线重力异常的计算精度作了比较和分析,重复测线计算结果表明,CHAGS确定测线重力异常的内符合精度优于±3mGal,相应的波长分辨率为8km;与地面实测数据向上延拓数值比较表明,对于同样的波长分辨率,外部符合精度优于±4mGal.     

东北地区重力均衡异常特征的初步研究

本文利用地面实测重力资料和地形高程资料,采用普拉特-海福特(Pratt-ttayford)重力均衡理论模型,取1°×1°方格网,通过使用现成改正表格查取改正值与个别计算点用理论公式计算作校核的方法,计算了我国东北地区75个计算点的均衡重力异常值;并对局部第四系覆盖较厚地区作了第四系密度改正;在此基础上,构制了我国东北N39°—49°,E121°—131°大部分地区的均衡重力异常图;结合区域布格重力异常和区域空间重力异常特征以及莫霍界面的起伏特点作了对比分析和讨论     

我国海域大地水准面的计算及其与大陆大地水准面拼接的研究和实施

研究和实施了由卫星测高数据计算垂线偏差，用莫洛 金斯基（Molodensky）公式反演 大地水准面高，由此求得我国海域大地水准面高. 为了检核，将测高垂线偏差利用逆维宁迈 纳斯（Vening Meinesz）公式反演重力异常，与海上船测重力值进行了外部检核；同时还用 司托克斯（Stokes）公式，将上述反演的重力异常计算大地水准面高，与莫洛金斯基公式直 接解得的相应结果进行比较作为内部检核. 在积分计算中充分应用了FFT的严格公式.由重力和GPS水准数据确定的陆地大地水准面，和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准 面，二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差，本文分析了产生这一现象的主要原因, 并结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际，提出了新的拼接技术，最后将拟 合参数校正中国全部海域的重 力大地水准面，以最大限度地削弱拼接点和制约测高海洋大地水准面可能存在的系统误差.     

河北文安5.1级地震前后重力场动态变化

分析了2006年7月4日文安5.1级地震前后文霸流动重力测网的观测结果,讨论了垂直形变和浅层地下水位变化引起的重力改变,并对重力资料进行了高程改正.研究结果认为,文安地震前后,测网出现了明显的异常变化,测区的重力异常以重力上升为主,且上升幅度大的区域主要在测网南部;地震震中在震前形成重力高梯度带,2005年10月至2006年4月短期内的重力变化表现最为明显;测区内的正负重力变化的分界线,地震前后出现逐渐偏转的特点,且在2007年10月逐渐恢复.     

大地水准面异常在湖南地区的地球物理解释

以湖南地区为例,利用超高阶地球重力位模型EGM2008计算了研究区的重力大地水准面,并采用棱柱体公式和球体公式相结合的方法分别进行了完全地形改正和Airy-Heiskanen局部均衡改正,得到布格大地水准面和均衡大地水准面.对三种大地水准面进行不同波长分量的分离处理,得到包含不同深度异常信息的剩余大地水准面,并结合其他地球物理资料对研究区进行了详细的地球物理解释.结果表明,剩余重力大地水准面可以有效地反映出研究区内的深部构造特征,如深大断裂带分布、构造块体位置、上地幔密度横向分布等,但对地壳内异常结构反映不明显;研究区岩石圈密度变化相对平缓,厚度由东向西增加;根据剩余均衡大地水准面及研究区Airy局部均衡莫霍面,可以大致推测出研究区的莫霍面起伏形态以及均衡状态,可作为一种有用的参考信息.     

水域地形改正方法研究

在区域重力调查工作中,地形改正误差对重力异常总精度影响较大,是提高布格异常总精度的关键因素.在以往的区域重力工作中,遇到河、湖等水体时,因为条件所限,通常将水域视为与地形改正密度相同的物质,对岸边点不进行水体改正,无形中对重力异常的精度产生了影响.随着技术进步,对地形改正精度要求越来越高,故,需要进行精细的地形改正.水体作为特殊的地表覆盖物,具有较大规模时,成为不容忽略的影响因子.根据本文评估计算,平均水深达20m、水面宽度达2km时,水体对测点的影响已经接近或超过现行规范的精度要求.所以,当遇到水深大于20m的青海湖、水深达到100m的纳木错等大型湖泊时,传统的、忽略水体影响的工作方法已不能满足精度要求,需要消除水体对测点产生的影响.本文给出了用计算机进行水体改正的具体方法:用DEM数据和水体深度资料,采用共用点法计算出进行了水体改正的地形改正值和水体改正值.并用模型数据进行了水体改正计算,根据计算结果对水体改正值进行了定性分析,得出结论:1)水体改正方法正确、简便,可应用于重力调查工作;2)当水体的平均厚度达到20m以上时,在区域重力工作中,必须考虑进行水体改正;3)水体改正值与测点距水体的距离、测点周边水体面积大小、水体边界形状、测点海拔高程和水底地形等因素有关.即,在以下情况下水体对测点的影响值增大:测点距水体距离减小、测点周边水体面积增大、测点位置突入水域越多、测点高程越接近水面高程、水底地形越陡.     

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.     

海底重力测量精度的影响因素及评价方法

海底重力测量以其高精度、横向高分辨率等优势,完善了海洋勘探技术体系,为基础地质研究、资源勘查、重大工程建设、大地水准面精化等提供支持。通过在渤海海域开展海底重力测量,取得了约15 000 km2的重力数据,对海底重力测量精度的影响因素及评价方法进行了研究。海底重力测量精度相比于陆域存在诸多干扰因素,主要受水深、海底底质、海况、平面和高程测量精度、近区地形改正等因素的影响。本文以测点布格重力异常值为评价指标,研究分析各项因素对海底重力测量精度的影响。结果表明:①超浅水域,环境干扰对海底重力测量精度影响较大;②海底底质较硬区域,重力测量精度较高;③风力对海底重力测量精度影响较小,引起的海浪、海流会有限地影响观测精度;④平面定位精度对海底重力测量精度影响相对较小;⑤高程是海底重力测量精度影响最大的因素;⑥海底地形平缓区域、近区地形改正对重力精度的影响可忽略不计。同时评估了相对重力值法、布格重力异常值法、重力异常插值法3种质量检查方法,研究揭示以布格重力异常值为指标的评价方法更具合理性,符合海底重力测量的特点。     

中国及邻区大地水准面异常的场源深度探讨

利用中国及邻区地形、地震层析成像、沉积层底面、Moho面及岩石层底面资料,正演计算出中国及邻区岩石圈大地水准面异常;再从全阶大地水准面异常中扣除正演模拟得到的岩石圈大地水准面异常与不同阶次波段的大地水准面进行比较,寻求表示中国及邻区地幔物质不均匀的大地水准面异常的最佳阶次为2-60阶. 结果表明,对应于岩石圈的大地水准面异常的重力位球谐函数阶数为61-20阶;下地幔重力位球谐函数阶数为2-6阶;而-60阶重力位球谐函数则表示中国及邻近区域上地幔大地水准面异常.     

精化大地水准面的一种间接方法——异常及其梯度在其中的应用

随着GPS/水准及全球重力测量的加密和扩展,获取高精度的似大地水准面或高程异常(ξ)已比较容易,如何进一步研究它和大地水准面或大地水准面高(N)之间的关系(即所谓间接的方法)使大地水准面得到精化,这就是本文的目的,文中对已推导的公式在模型作了验证,对如何利用地形等数据确定扰动重力垂直梯度也作了研究,结果表明:在海拔4000 m的高山地区,当似大地水准面的精度达到cm级时,大地水准面的精度也与之比较接近.     

关于安丘地震台台站水准中测站高差的分析探讨

通过总结台站水准测量过程中影响测站高差的常见因素及影响测线高差的常见环境因素,绘制安丘地震台台站水准各测站高差在不同时期的曲线图,分析各测站在不同时期内的变化规律;并通过计算各测站高差与整条测线高差的相关系数,来分析探讨各测站高差与测线高差之间的关系,为将来落实异常时提供参考,也有利于研究观测场地的沉降变化。     

2005珠峰高程测定的技术进展

2005年中国对珠穆朗玛峰高程进行了新的测定. 重点介绍了2005珠峰测高中大地测量数据获取和处理方面的技术进步: 其中峰顶GPS测量是整个珠峰测高中的关键, 总结了以往珠峰峰顶GPS测量的经验教训, 采取多种技术措施, 大幅度提高了峰顶GPS测量的精度; 增加地面测站对峰顶觇标的激光测距, 以提高测定珠峰觇标平面位置和高程的精度; 采用雷达探测结合GPS技术, 测定珠峰峰顶冰雪覆盖层的厚度, 提高了测量峰顶冰雪覆盖层厚度的精度和可靠性; 利用珠峰地区的重力、GPS水准和DTM资料, 结合不同的地球重力场模型, 计算了珠峰地区两种栅格(30"×30"和2.5′×2.5′)的重力异常, 精化了珠峰地区局域重力场和似大地水准面. 最后给出了2005珠峰测高的成果: 珠峰峰顶雪面正常高为8846.67 m, 珠峰峰顶雪面正高(海拔高)为8847.93 m, 珠峰峰顶岩面正高为8844.43 m, 珠峰峰顶冰雪层厚度为3.50 m.     

航空重力地形改正技术研究及应用

采用近、中区质量柱与远区质量线地改模型相结合的方法研究了最大地改半径及不同网格间距高程数据对地形改正效果的影响.研究中采用不同的高程数据间距和合理地改半径配对进行计算,选择最佳的网格间距,以提高地形改正效率和整体精度.在满足地改精度的前提下研究区160 km外的地形质量对测点的重力影响可以忽略不计.研究结果为今后同类型航空重力测量地形改正提供方法及参量选取参考.     

北京南口跨断层流动水准场地监测与布设初探

北京南口跨断层流动水准监测场地布设于南口—山前断裂与南口—孙河断裂交汇处。运用前人地质构造研究成果、监测资料和野外地质考察资料等,研究了南口跨断层流动水准场地监测和布设状况、结果表明:(1)监测场地存在未跨断裂测线;(2)4号测点不为基岩点且可能在断裂带内;(3)测线巨大突变异常是大量降雨所致,不为前兆异常或断裂活动。     

剑川、禄劝和石屏地震的重力测量结果

本文对剑川、禄劝和石屏地震前后所进行的流动重力测量作了分析研究。结果表明:在±20—±25微伽精度范围内,震中距测线6—60公里的情况下,剑川、禄劝地震前后均未出现明显的重力异常变化。石屏地震前近东西走向的扬武—石屏测线剖面有一些趋势性重力变化。     

大地水准面高对InSAR大范围地壳形变监测的影响分析

由于InSAR数据处理所用的WGS84参考椭球系统与通用的DEM高程系统(EGM96大地水准参考面)不一致,在InSAR形变监测分析中会引入大地水准面高导致的误差.本文利用覆盖青藏高原北部阿尔金断裂带西段的27景Envisat ASAR宽幅模式数据和44景条带模式数据,研究了大地水准面高与InSAR大范围形变测量不确定性的关系:(1)模拟分析表明对于100 m的垂直基线,8.8 m的DEM测量误差,若研究区域存在20 m的大地水准面高的变化,对宽幅或条带模式InSAR形变测量造成的影响将由3 mm增至10 mm左右;(2)实例验证表明对于不同的研究区域,大地水准面高与该地区地形变化存在较大相关性,对于同一研究区域,垂直基线的大小决定了大地水准面高对InSAR不确定性的影响程度;(3)对于大地水准面高有较大梯度变化的研究区域,组合短基线方法与去除轨道平面的方法难以消除大地水准面高的影响.使用基于WGS84高程系统的DEM,可以为InSAR形变测量分析提供统一的高程基准,有效避免大地水准面高误差的影响.     

自然电位梯度测量中的地形改正

地形改正是重力和电法勘探中用于消除测点周围地形起伏对观测结果影响的技术.由于地形形成自然电位异常的微观机理较为复杂,解析公式难以得到,可以采用最为直观的方法,寻找两者之间的拟合公式.根据研究,在自然电位梯度测量中,地形引起的自然电位异常分为两种:一是异常与地形起伏是镜像关系,这种情况占多数;另一种情况是异常与地形起伏为反镜像关系.多数地形起伏与异常存在线性关系、二次关系和指数关系,以线性关系为主.具体采用哪种拟合关系,可选取典型的地形和自然电位曲线,通过其变化规律进行判断;也可以采取试算的办法,通过改正效果的比较选择合适的拟合公式.本文选择鄂尔多斯盆地作为研究地点,提出了适用于自然电位梯度测量的地形改正方法.通过三种拟合公式改正效果的比较,得出线性拟合公式能更好地描述该测区内相对高差与自然电位改正量之间的关系.地形改正有效地消除了相对高差与自然电位之间的相关性,改正后的自然电位曲线能够较好地反映地下地质信息,自然电位等值线图异常更加突出.自然电位梯度测量中,地形起伏可影响异常形态,特别是起伏地形的面积与目标地质体的面积大小相当时,两者异常有可能难以区分,因此地形改正的研究具有重要的实用性.     

2016年射阳M_S 4.4地震前后重力场变化

利用江苏重力测网2014—2017年重力场观测资料,采用绝对重力控制与相对重力联测相结合的平差方法,获取2016年射阳M_S 4.4地震前后重力场变化图。根据射阳M_S 4.4地震前后射阳地区各测线重力段差变化特点,绘制重力场等值线并进行对比分析,结合相关机理,探讨重力场变化与该地震的内在联系。同震观测数据显示:射阳M_S 4.4地震发生在重力异常值高梯度带附近,发震时震中地区位于NS挤压正异常、EW张拉负异常状态,震后区域重力梯度变化量开始减小,是一种典型的重力异常调整现象。