新研制的CHZ海洋重力仪

中国科学院测量与地球物理研究所已研制出新型的CHZ海洋重力仪。这是一种轴对称式海洋重力仪，具有零长弹簧、力平衡反馈、硅油阻尼、数字滤波及数据采集系统。它本质上不受C-C加速度影响，能在垂直加速度500伽及水平加速度200伽的恶劣海况下工作。本文叙述了仪器的工作原理、设计特点、及系统结构，发表了实验室和海上试验结果。实验室内对250伽的垂直加速度进行了试验，非线性误差小于1毫伽。1985年8月在南中国海CHZ海洋重力仪与波登湖厂KSS-30海洋重力仪进行对比试验，两架仪器不符值的均方值为±1.4毫伽。     

CHZ重力仪在动态重力测量中的非线性问题

本文讨论了动态重力测量中CHZ重力仪的动态非线性问题，通过理论分析和计算，证明CHZ海洋重力仪本身的动态非线性误差是相当小的。在实验室正弦振动台上的实验结果也证实了这一点。当垂直扰动加速度为246伽时，CHZ海洋重力仪的动态非线性误差只有0.7毫伽。实验室振动实验还表明：CHZ海洋重力仪不但动态非线性误差比较小，而且动态特性也很好。     

相对重力测量的现状

地面作业方式的相对重力测量在一百年来实施期间,精度已提高了三个数量级。在野外正常条件下,目前100毫伽左右的重力差已能以±20～30微伽的精度测定。但由于绝对重力测量用于建立现代重力基本控制网已获得±1～10微伽精度,而且地球动力研究中所提出的问题也要求达到类似的精度,因此,相对重力测量的改进势在必行。通过对拉喀斯特——隆贝格(LCR)重力仪的误差分配表进行探讨,作者发现,使用高精度方法可以减少大部分仪器误差和外部误差,使一次重力差观测的精度达到±10微伽左右。主要的误差源来自至今未能模型化的温度效应和振动效应。用专门的隔离装置能进一步减小这两项误差,但真正的突破也许只有通过把弹簧原理改成无偏移相依系统。如果用几台LCR重力仪重复观测,并采取各种已知的预防措施,地区性重力网的建立可达±3～10微伽的精度,而局部网更可达1微伽级。连测或复测中测站重力的重现力问题,对绝对和相对重力测量是个共同性问题。它意味着需要对局部的近地面质量进行监测并模型化,这点至今仍无法以微伽级的精度解决。     

关于拉科斯特-隆伯格重力仪标定表的讨论

<正> 将重力仪读数转换为毫伽值,必须用厂家提供的拉科斯特—隆伯格重力仪的标定表进行内插计算。这是一项产生误差的来源,且很难将其编入计算机程序。下面介绍的方法既简便、又减弱了误差,其基本思想为使用固定的标定因子,再给重力仪读数加小改正值。     

高精度海洋重力仪系统误差建模研究

导出高精度海洋重力仪系统的速度控制方程、角速度控制方程和纬度控制方程。以高精度海洋重力仪系统中平台的横倾角、纵倾角、运载体的东向速度误差、北向速度误差和运载体的纬度误差为变量,导出高精度海洋重力仪系统误差模型,并进行了系统误差仿真实验.理论分析和仿真实验表明:高精度海洋重力仪的系统误差形成过程分为误差积累、误差衰减和误差稳定三个阶段;0~1800 s是系统误差积累阶段,最大系统误差约为3.0×10-6m/s2;由于水平阻尼网络的作用,从1800~3000 s是仪系统误差衰减阶段;3000 s以后,系统误差进入稳定阶段,仿真4000 s时,系统误差约为2.246×10-6m/s2。     

平均重力异常的计算及精度分析

本文介绍了测绘科学研究所研制的重力数据库中存储的平均空间重力异常的计算方法。并分析了不同格网(5′×5′,15′×15′,30′×30′等)平均重力异常的精度。选取北纬25°～32°,东经100°～107°作为试验区进行了研究。计算证明,利用参数拟合法,在我国一般地区,可以求得优于±10毫伽的5′×5′以上格网的平均空间异常。特殊困难地区,经特殊处理后可以求得优于±10毫伽的15′×15′以上格网的平均空间异常。     

顾及误差频谱特性的CHZ重力仪航空应用研究

给出了航空重力测量误差频域分析的方法,利用功率谱密度从频域分析了航空标量重力测量系统恢复重力场的能力及影响因素。介绍了CHZ重力仪的主要特点,并利用实测空中重力异常数据及机载GPS动态加速度数据,结合航空重力测量的频谱范围,分析了CHZ重力仪在不同阻尼系数下的动态性能。计算结果表明,采用合适的阻尼系数,CHZ重力仪能够被用于固定翼飞机的航空重力测量。     

追忆重力测量

正1992年4月,我从西北军营调入河北丰润县某部,仍然从事大地测量,专业方向由导线测量改为重力测量。我用过一种从美国进口的沃尔登重力仪,也用过国产的ZSM-3重力仪。它们的核心部件都是石英弹簧、测程都是200毫伽(地球赤道和两极的重力差近5190毫伽),每次作业都需要用两台仪器。按照规范的要求,这两种重力仪的格值每两年测一次。一我们在河北丰润的农村里驻训了一个来月,就去了北京昌平高崖口基     

NIM-3型新的轻小高精度可移式绝对重力仪

本文介绍了我国自行研制的新的轻小型高精度可移式绝对重力仪NIM-3型的测量原理，采用的新技术方案和仪器结构的主要特点。同时文中给出用本仪器几个典型测量结果及其准确度优于±1×10~(-7)m/s~2（±10μgal）。     

我国重力基本网若干技术问题

本文介绍我国新的国家重力基本网1985系统(新网)。新网由57个点组成,其中包括6个绝对重力点,用拉科斯特·隆贝格(LCR—G)重力仪进行相对观测,并与国外多个已知重力基准系统作了联测,共获得各类观测数据近万个。新网重力值平均中误差为±8微伽[10~(-8)ms~(-2)],经外部检核,实际精度达20微伽。1985年通过国家鉴定。经过两年来使用证明,新网达到设计要求,具有国际先进水平。本文还讨论了重力网平差、我国旧网精度及转换、LCR—G重力仪的特性和国际重力基准等问题。     

我国重力基本网(1985)的基准与平差

本文通过分析绝对重力测量点的精度和分布，为我国重力基本网（1985）系统科学地选择了可靠的绝对基准。分析LOR-G型重力仪的特性，采用合理的数据处理方法有助于提高重力基本网的精度。从而建立了点重力值中误差为±5～±13微伽的国家重力基本网（1985）系统。通过外部检核证实了该网的可靠性。     

测线稳定距离对航空重力测量的影响

航空重力测量中测线的长度的往往要长于测量区域,测线长出测量区域的长度就是留给航空重力仪必要的稳定距离。以2011年某地区的实际测量数据为例介绍了稳定距离对航空重力测量的精度的影响,数据处理结果表明,在平稳的气象条件下稳定距离不够则其交叉点重力异常不符值抗差后可以达到±12.0648mGal,交叉点重力异常不符值均值可以达到±16.9091mGal。     

测量仪器

CH20040783 用GWR-C032超导重力仪观测资料实施对LCR-ET20重力仪格值的精密测定/陈晓东(中国科学院测量与地球物理研究所)…∥测绘学报.-2003,32(3) .-219-223 利用我国武汉国际重力潮汐基准站GWR-C032超导重力仪与LCR-ET20重力仪的同址观测资料,采用多线性回归方法(Multi-linear Regression Technique)实施对ET20重力仪格值的精密测定,获得的格值为42.293 2±0.008 0×10~(-8)m×s~(-2)/V。用获得的格值对ET20重力     

iGrav-007超导重力仪格值的精密测定

iGrav超导重力仪是当前世界上最新型的便携式相对重力仪,可提供最稳定和最高精度的连续相对重力测量。利用武汉九峰台站FG5-112绝对重力仪与iGrav-007超导重力仪连续3天的同址观测结果,基于最小二乘线性回归和迭代算法,精密确定iGrav-007的格值。数据处理结果表明,iGrav-007的格值为(-91.640 2±0.085 2)×10-8 m·s-2/V,相对标定精度为0.092 9%,连续1天的FG5绝对重力观测获得的格值精度优于0.2%,连续3天的FG5绝对重力观测获得的格值精度优于0.1%。     

流体静力水准测量的精度

<正> 流体静力水准测量是五十年代末在丹麦首都哥本哈根首次进行试验的,20公里的中误差为土1.0mm。此后,流体静力水准测量在各种高程测量和精密工程测量中推广使用。当前国内外制造的多种型号的流体静力水准仪,可用于工程建筑物和沉陷观测,地震和大型机械安装测量等。例如蔡司(耶那)的“弗赖贝克流体静力水准仪”,当软管长为30—40m,而且测量条件较好时,测高精度可达±0.01mm。国家地震局地震研究所的DGIA型(目视型)仪器,两测头之间高差的测量中误差优于±0.07mm,DG2(自动型)仪器的灵敏度达到1×10~(-7)。国家地震局香山台使用的流体静力水准仪的测量精度为±2—3μ。虽然流     

大气压力变化对武汉台站重力场观测的影响

利用全球2°×2.5°、中国及邻区域30′×30′ 气压资料和Farrell弹性地球模型负荷理论,采用数值积分方法,计算了大气压力变化对武汉台站重力场观测的影响。对1990年1月1日至12月31日的数值结果分析表明,全球大气压力变化对武汉台站重力的影响峰对峰达12微伽,大气重力导纳的年平均值为-0.260 μGal/mba(1 mba=1 hPa),这一结果同潮汐分析中由回归分析方法获得的导纳值相近。说明在利用超导重力仪观测资料应用于地球动力学研究之前,有必要作精细的全球气压变化改正。     

船载绝对重力仪测量系统的误差修正模型及不确定度分析

目前的激光干涉绝对重力仪均在静态环境下工作,而动态环境下的绝对重力测量是技术发展的热点之一。船载绝对重力测量能够很好地克服海洋相对重力测量仪器的零漂、标定、误差累积等问题,提高作业效率和可靠性。基于激光干涉绝对重力仪工作原理设计了一个船载绝对重力仪测量系统,该系统由绝对重力测量系统、陀螺仪稳定平台、力平衡式加速度计和GPS（global positioning system）组成。通过对影响船载绝对重力测量系统的垂直波动、纵摇横摇、水平波动以及厄特弗斯效应等4类干扰源进行分析,给出了该系统正常工作的动态限制条件、误差修正方法和修正精度,验证了在现有技术条件下,船载绝对重力仪测量系统的测量精度可以优于±1.1 mGal,为进一步的船载绝对重力测量实验提供理论支撑。     

波罗的海高精度海洋重力测量数据处理与分析

海洋重力测量是海洋地区获取高精度、高分辨率地球重力场信息的重要技术方法。研究了波罗的海地区海洋重力测量数据的处理方法,利用测线交叉点处重力测量观测值建立的漂移函数有效减小了重力仪漂移异常的影响,其测量精度达到了0.5 mGal。2017年,海空重力仪Chekan-AM更新以后,其测量稳定性有了显著提高。数据处理结果表明,搭载在常规科考船DENEB的海洋重力测量精度为0.2 mGal,而首次搭载在渡轮URD的海洋重力测量精度为0.6 mGal。根据波罗的海地区局部大地水准面构建的初步结果,证明了获取的海洋重力测量数据对填补数据空白、检测老旧数据以及提高大地水准面精度等方面具有重要作用,研究结果为未来波罗的海地区建立高精度的统一大地水准面提供了数据基础和技术支持。     

用GWR-C032超导重力仪观测资料实施对LCR-ET20重力仪格值的精密测定

利用我国武汉国际重力潮汐基准站GWR C032超导重力仪与LCR ET20重力仪的同址观测资料,采用多线性回归方法(Multi linearRegressionTechnique)实施了对ET20重力仪格值的精密测定,获得的格值为42.2932±0.0080×10-8m·s-2/V。为了说明获得格值的有效性,我们用获得的格值对ET20重力仪观测数据进行标定,然后进行调和分析,将分析结果与同期C032超导重力仪观测资料分析结果相比较。数值结果表明:利用ET20重力仪可获得与超导重力仪相近的潮汐参数;经海潮改正后由LCRET20重力仪获得的振幅因子与理论值之差,与由GWRC032超导重力仪获得的振幅因子与理论值之差十分接近,说明获得的标定因子可靠性。     

浅论静力水准的非静力效应

流体静力水准测量是于五十年代末在丹麦首都哥本哈根首次进行试验的。该次试验获得了较好的结果。每20公里的中误差为±1.0mm。从而使丹麦岛屿之间的相对高差测量获得高精度的测定结果。此后，流体静力水准测量逐渐在各种高程测量和精密工程测量中推广使用。