《中国海军百科全书(第二版)》海洋测绘条目选登(9)

正haiyang Zhongliyi海洋重力仪(marine gravimeter)测定海洋重力加速度值的仪器。属相对重力仪。分海底重力仪和船载走航式海洋重力仪两类。海底重力仪用于浅海地区的重力定点静态测量;船载走航式海洋重力仪用于近海、远海和大洋的重力普查及重点海区的重力精密测量。海底重力仪由水下测量单元、电缆和甲板控制单元组成,水下测量单元包括重力传感器、平衡装     

惯性技术视角下动态重力测量技术评述(一):比力测量与载体动态的影响

重力测量系统中测量的重力,即重力加速度,是一种特殊的加速度,因而重力传感器是一种特殊的加速度计。在动态场合,现代重力仪一般采用基于陀螺仪构建的各种平台为重力传感器提供姿态基准。因此采用加速度计和陀螺仪这些惯性元件的动态重力测量系统可以看做是惯性技术的一种具体应用。从惯性技术的角度对动态重力测量的理论和现状进行了分析。首先介绍了在地球表面附近进行重力测量时涉及的参考坐标系。然后详细推导了动态重力测量的基本理论,即比力测量理论,指出比力方程是动态重力测量和惯性导航的共同基础。最后对不同载体对动态重力测量系统的影响与要求进行了分析。     

AUV重力测量的运动加速度建模及平台优选

针对适合捷联式重力仪的AUV搭载平台的选型问题,基于国内AUV实际航行数据,分析了多推进器组合、推进器和浮力舱组合、推进器和鳍舵组合等3类AUV的定深航行运动特性;推导了AUV水下航行在3个坐标轴方向上对重力仪产生的运动加速度计算公式,得到运动加速度与AUV水下6个自由度运动要素的解析表达式;基于运动加速度分析,讨论了适用于水下移动重力测量的AUV平台和推进装置设计,进行了AUV搭载平台的优选,并给出了重力仪安装位置建议;选定的AUV实验平台实施移动重力测量验证试验重复线精度达到0.42mGal,验证了搭载平台优选的有效性。     

DGS AT1M-3海洋重力仪的应用及精度评估

为了评估DGS AT1M-3海洋重力仪的精度,首先通过分割的有效重力测线进行重力异常质量的内符合精度评价,得出该海洋重力仪测量精度符合海洋调查规范要求。然后与Sandwell v23测高卫星重力异常进行比对分析,对重力异常质量进行外符合精度评价,可看出DGS测量异常与Sandwell卫星测高异常在整体变化趋势上基本一致。最后以西南印度洋断桥热液区为例,简要阐述DGS所测重力数据的有效性。通过评估,可知该海洋重力仪在动态环境下的工作性能较好,测量精度较高,为今后的海洋矿产资源勘探提供新的测量工具。     

海洋重力仪稳定性测试与零点漂移问题

稳定性指标是海洋重力仪最重要的技术特性之一。针对国内对海洋重力仪稳定性测试与评估重视不够、数据处理过程欠规范、技术指标要求欠细化等现实问题,研究探讨了海洋重力仪稳定性测评的技术流程和数据处理方法,重点分析了环境因素和重力固体潮效应对测试结果的影响,提出了重力仪零点趋势性漂移、有色观测噪声与随机误差的分离方法,建立了比较完善的海洋重力仪稳定性评估指标体系,分析论证并进一步明确了重力仪零点漂移非线性变化的限定指标要求,为修订现行海洋重力测量作业标准提供了可靠的理论依据。     

中国海军百科全书(第二版)海洋测绘条目选登(6)

正chuanzai haiyang zhongli celiang船载海洋重力测量(shipborne marine gravity survey)海洋重力仪安装在水面舰船或潜艇上,采用走航式连续观测获取海上重力值的技术。是海洋重力测量的主要方法。为远程武器发射和航天技术及研究地球形状和地球内部构造提供海洋重力异常或重力扰动等地球重力场参数。船载海洋重力测量属于相对重力测量,测量开始前和结束后,需与基点进行比对。将船载重力仪测量出测点相对于重力基点的读数差值,加上重力基点的绝对重力值,即得到采样点的绝对重力值。     

海空重力测量及应用技术研究进展与展望(二):传感器与测量规划设计技术

分3个阶段全面分析总结了海空重力测量传感器的发展进程及研究现状,简要介绍了作为海空重力测量重要组成部分的定位系统的技术发展状况,分析展望了海空重力仪稳定性测试与评估技术的发展前景,详细论述了海洋重力场特征的分析方法及研究方向,分析讨论了海洋重力场信息应用需求与海空重力测量规划设计的内在联系及海洋重力测线布设技术的研究进展。     

KSS32-M型海洋重力仪动态性能分析

采用测网交点差、重复测线和与KSS31-M型海洋重力仪重合测线对比的方法,利用近年来KSS32-M海洋重力仪的实测数据对KSS32-M海洋重力仪测量稳定性和数据可靠性进行分析。利用机动转向法验证重力仪阻尼延迟时间为70 s,基于70 s阻尼延迟时间计算的重力测网的测量准确度为0.65 m Gal,与KSS31-M型海洋重力仪采集的重力剖面对比结果看,重合测线相关性为高度相关,4条重合测线网的交点差绝对值最大为1.66 m Gal,准确度为0.59 m Gal,均达到国家标准要求的近海重力测网交点差均方根小于2 m Gal的技术指标。重复测线的幅值接近,相位吻合,匹配测点异常差的平均值小于0.9,均方根均小于0.8,相关性均在0.98以上。本研究表明KSS32-M型海洋重力仪动态测量性能稳定、测量数据可靠。     

海洋重力仪更换部件时的设置与操作

在海上复杂的环境下进行重力测量,重力仪难免会出现各种各样的问题。当重力仪出现硬件方面的故障时,大多数情况下需要更换部件,有些部件更换后需要重新进行配置设置、项目检查,配置设定不正确会严重影响测量数据的精度,有的还会造成仪器无法正常工作。通过长期的海上测量经验,以SⅡ型海洋重力仪为例,分析总结了更换典型部件时需要进行的有关配置设定、项目检查等工作,为从事海洋重力测量技术人员有效排查仪器故障,提高测量数据精度提供可靠的帮助。     

利用相关分析法对S型海洋重力仪数据进行分析与改正

在理想情况下,海洋重力仪的测量数据经厄特弗斯校正和交叉耦合改正后应不受载体运动状态的影响,即与仪器的运动状态没有任何的相关性。但实际测量结果表明,当海况较差时,载体的运动状态对S型海洋重力仪的测量数据有着较为明显的影响。通过对实测重力数据和仪器运动状态的相关分析,指出仪器原来交叉耦合改正的不足,并且利用线性回归进一步对重力数据进行了改正。     

KSS31M型海洋重力仪动态性能的分析

采用海上实测数据对KSS31M(SN 036)海洋重力仪的阻尼延迟时间和可靠性做了分析,提出采用船只机动转向时重力数据和定位数据、厄特渥斯值的响应时间差来确定在该海况和仪器滤波系数时重力仪的阻尼延迟时间。得到的2级海况滤波系数下的阻尼延迟时间为60 s,比厂方提供的理论值更接近实际。本方法有助于提高海洋重力测量的精度。同时重力读数与厄特渥斯值变化的相位和振幅吻合,表明KSS31M海洋重力仪具有很高的可靠性和准确性。     

基于DTU重力数据检查海洋重力测量成果的质量

在海上复杂的环境下进行重力测量,重力仪及技术人员的操作难免会出现各种各样的问题,导致测量的成果精度降低,甚至不符合规范要求。目前检查海洋重力测量成果质量的主要方法是内符合法,主要采用主测线、检测线交叉点的差值,或重复测线相邻点的差值来评估测量成果的质量。介绍了内符合法存在的弊端,比较了DTU重力数据与重力仪实测数据的精度,叙述了基于DTU重力数据检查海洋重力测量成果较大系统差的可行性,以模型数据为外符合数据源来检查实测成果的质量,作为内符合法的补充,是十分必要的。     

第二章 重力场与地壳性质

(一)重力观测 海上重力观测使用两台海洋重力仪,即GSS3(No.53)和KSS31(No.22),前者为后者发生故障时的替补设备。 海上重力观测与世界重力网IGSN71相联时,采用拉柯斯特—龙贝格(LaCoste—Romberg)G型(No.480)重力仪在陆上进行测量。     

海洋重力测量粗差判断及精度提高方法

介绍了海洋重力测量粗差产生的几种来源，分析了精度改善的依据。列举了厄特弗斯改正法、交叉耦合效应法和S型海洋重力仪改正数判断法等精度改善和粗差判断方法，为有效解决重力资料处理中的实际问题提供了依据。     

SII型海洋重力仪稳定平台倒台故障分析与处理

SⅡ型海洋重力仪凭借其动态测量精度高、系统可靠性强等优点已日益成为海洋调查中重力测量的重要仪器之一。从SⅡ型海洋重力仪在使用中出现的稳定平台倒台故障着手，分析了平台倒台故障的原因以及处理方法，并对仪器使用中的注意事项以及改进建议作了介绍。     

SII型海洋重力仪稳定平台颤动故障与排除方法

S型海洋重力仪是目前海洋重力测量中较为常用的一种仪器，其产品性能也逐步得到提高。介绍了进行全自动化控制升级后，最新引进的SⅡ型海洋重力仪使用中出现的稳定平台颤动故障现象及排除办法。     

新型绝对重力仪在海洋重力基点测量中的应用

利用自主研发的激光干涉绝对重力仪对广州海洋地质调查局海洋地质码头的三个重力基点进行绝对重力测量。通过对测量结果的分析处理和筛选,确定了各个基点的绝对重力值。测量结果表明,该方法具有快捷、高效和测量精度高的显著优势,是一次非常有意义的技术方法探索。可认为通过进一步的技术性能完善和方法改进,绝对重力测量技术将成为海洋重力测量中一种常规的基点测量手段。     

航空矢量重力测量中科里奥利加速度对测速精度要求分析

首先论述了航空矢量重力测量中科里奥利加速度的计算模型，给出了科里奥利加速度改正对水平、垂直速度要求的分析模型。数值表明，在低纬地区欲达到1mGal的科里奥利加速度的精度，要求速度的精度为5cm／s左右；依据实测数据，目前GPS测得的载体速度精度为0．3mm／s，完全能够满足航空矢量重力测量对科里奥利加速度改正的要求。     

海洋重力仪的现状和发展

重力资料的质量高低及其应用范围在很大程度上取决于所使用的重力测量仪器设备。目前广泛使用的重力仪大都为相对重力仪，自３０年代第一台海洋重力仪诞生以来，已有７０ａ历史，特别是近２０ａ来随着金属材料技术、电子技术、传感技术和计算机技术的高速发展，对重力仪的集成化、数字化、自动化方面有了重大的改进和发展，使它在轻型化、自动化方面有了很大的发展，更容易操作，更快速地取得测量资料。 本文根据最新的文献资料和对当前国际市场上海洋重力仪的发展情况进行介绍，并且介绍ＬＡ－ＣＯＳＴＥ＆ＲＯＭＢＥＲＧ公司生产的航空－…     

远海测量重力仪漂移量估测方法研究

在海洋重力测量中,需要获知重力仪漂移量,作业规程中对漂移量确定方法已有详细规定,但对于测量周期长、测量期间中断作业的情况,作业规程还缺少这方面的规定,因此针对这些情况研究重力仪漂移量测量方法是必要的。据此提出定点复测和重复测线比对两种方法,以达到估算测量期内重力仪漂移量的目的,给出适用于远海长周期重力测量的重力仪漂移量估测方法。根据某航次实测数据的对比分析,发现两种方法均取得了较好的效果,可有效提高数据精度,但每种方法各有应用限制,需要根据实际情况选择使用。