EGM96与EGM2008地球重力场模型精度比较

给出了由地球重力场模型计算重力异常和垂线偏差的公式,利用36阶、360阶EGM96、EGM2008地球重力场模型计算了国内某地区格网点重力异常和地面垂线偏差,并将其与实测数据进行比较,从而对这两种模型的精度进行了分析和比较。结果表明,在表示国内某地区格网点重力异常时,EGM2008模型精度较高;在表示地面垂线偏差时,两种模型的精度相当。     

利用EGM2008模型快速构建扰动重力梯度基准图

重力梯度张量是重力位二阶导,相比重力异常能够更好反映局部区域的细节特征。因此重力梯度导航理论上能为惯性导航提供更好的辅助。重力梯度导航的关键技术之一是背景基准图的构建,推导了扰动重力梯度张量与扰动位在局部指北坐标系中的关系式,并基于EGM2008地球重力场模型构建了一块范围的海域扰动重力梯度张量基准图。为了快速构建基准图,选取了合适的勒让德函数,并将每一个梯度张量的计算式改变求和顺序来提高同一纬度圈上的计算点的计算速度。最后利用梯度张量对角线上三元素满足拉普拉斯约束条件的原理验证了所得基准图的正确性。     

多类资料计算南海重力垂直梯度的方法比较

重力垂直梯度在解决和解释地球表层地质和地球物理问题中的作用日益明显,因而获得其模型和分布是非常必要的。利用测高卫星可以得到空间大范围高精度、高分辨率的垂线偏差、重力异常以及大地水准面数据,利用测高重力资料和地球重力场模型,采用不同方法分别计算了南海海域重力垂直梯度,并对它们进行了比较。     

扩展超高阶地球位模型的理论方法与实践

全球重力场模型是当今物理大地测量学最为活跃的研究领域之一。本文基于目前国内外最新的重力场模型理论研究成果,提出了利用中国地区细部数据和全球卫星测高2’×2’网格重力异常扩展超高阶位模型的计算方法,详细讨论了数值解算过程中的稳定性和可靠性问题。以EGM96和GPM98CR模型作为参考模型,在全球意义上分别解算得到MOD99a(360阶)、MOD99b(720阶)和MOD99c/d(1800阶),将系列模型MOD99a/b/c/d同中国地区72个GPS水准大地水准面和全球海洋12个地区的卫星测高大地水准面进行了比较,并通过功率谱分析方法检验了4组模型的有效性和可靠性。     

基于Grace月重力场模型的稳态地球重力场模型分析

基于106个月的Grace（gravity recovery and climate experiment）月重力场模型（120阶次）,消除了月重力场的月、季度及年度变化,得到了稳态的地球重力场模型（Grace_sta）。在2～120阶次之间,Grace_sta与已有高阶重力场EGM2008及EGM96三个模型的阶方差是一致的。在2～100阶次之间,Grace_sta模型误差阶方差要小于EGM2008与EGM96误差阶方差。在全球范围内,Grace_sta重力场的大地水准面与EGM2008相应阶次的大地水准面标准差约为3cm,与EGM96模型大地水准面差异则高达52cm。结果表明,Grace_sta足可以取代EGM2008重力场模型2～100阶次的低阶部分,新得到的稳态重力场模型可为海面地形分析提供了可靠的参考场。     

功率谱密度函数的构建及在重力场元计算中的应用

应用输入输出法逼近局部重力场的关键在于构建有效反映局部重力场特征的功率谱密度函数模型、利用"间接法",基于Moritz协方差模型、Tscherning/Rapp协方差模型和Moritz两分量模型分别构建对应的功率谱密度函数模型,并采用非线性最小二乘法在EGM2008模型的基础上拟合了模型系数。拟合结果表明:在2倍相关长度的相关距离内,Moritz两分量模型求得的理论协方差值与经验协方差值的符合度最好。设计了以EGM2008模型重力异常为基础数据,计算大地水准面高的仿真实验。结果表明:三种模型中,Moritz两分量模型的计算结果精度最高,同传统Stokes方法的计算结果精度相当,与拟合的理论协方差曲线图所反映的结果一致。     

多分辨率数据输入输出法确定大地水准面

为从量化角度分析在采用输入输出法计算局部大地水准面中,输入数据(重力异常)的分辨率对计算结果的影响,以Moritz协方差函数模型估计功率谱密度函数,基于EGM2008模型重力异常计算了3种不同分辨率的输入数据下大地水准面高,仿真实验结果表明,随着分辨率的提升,将有更多的点能够参与拟合理论协方差函数模型系数,从而使得协方差函数模型在表征局部重力场特性上更加细化,大地水准面高的计算精度随分辨率的提升而提高。     

多类地球重力场模型精度分析

分析了重力卫星数据构建的地球重力场模型EIGEN-CHAMP03S(140)、ITG-Grace2010s(180)、GO_CONS(240)、GOCO02s(250)的内符合精度,还与综合性地球重力场模型(EGM2008)进行了比较。然后,选用我国范围内854个AB级GPS/水准点,检核各模型分阶次确定的高程异常与实测值之间的差异,以体现其外符合精度。结果表明:以重力卫星数据构建地球重力场模型能以较高精度来表征重力场的中长波部分,与EGM2008模型的精度相当。在我国范围内,计算似大地水准面都能够达到米级精度,其中GOCO02s(250)模型精度最好,能达到0.5m的精度。     

重力数据融合与重力垂直梯度异常反演

重力垂直梯度异常反应了重力异常的空间变化率,在地球物理勘探等多学科中得到越来越多的应用。利用南海局部区域实测重力异常数据和Sandwell测高重力异常数据,将搜索范围、距离和精度多种因素融合考虑并对Shepard算法进行改进,给出了南海局部区域(19°N~20.5°N,114°E~115.5°E)分辨率1'×1'的重力异常并反演了对应分辨率的重力垂直梯度异常。结果表明,基于Shepard改进算法的高精度船测重力和测高重力的有机融合,增强了单一测高重力数据反演重力垂直梯度异常的细节纹理,提高了反演重力垂直梯度异常的分辨率和精度。     

西太平洋海域卫星测高重力异常反演与精度评估

联合T/P、ERS1/GM、ERS1/ERM、ERS2/ERM、GEOSAT/ERM、GEOSAT/GM等多源卫星测高数据,基于逆Vening-Meinesz公式和EGM2008模型,采用移去-恢复方法和快速傅里叶变换算法构建了中国西太平洋海域(0°~40°N,105°E~145°E)1'×1'重力异常模型,选取两个不同特征区域航线,将构建的重力异常模型、EGM2008重力异常模型、美国Scripps海洋研究所重力异常与船测重力数据进行比较分析。结果表明,构建的重力异常模型与船测重力总体趋势变化较为一致、与船测重力比较均方根差为4.16m Gal,总体精度与EGM2008模型重力异常、美国Scripps海洋研究所重力异常相当,反演精度和分辨率达到国际领先水平。     

重力梯度张量计算重力场元

根据体谐函数一阶、二阶水平导数（广义球函数）也是球面正交函数系的性质,详细推导了水平重力梯度边值问题的级数解.根据扰动位与重力场元的微分关系,导出了由水平重力梯度计算重力异常、垂线偏差的公式.完善了全张量重力梯度的有关应用.     

利用卫星重力梯度恢复局部地球重力场的研究进展

简述了SGG数据恢复局部重力场的理论本质以及卫星重力梯度边值问题;详细介绍了当前国内外利用SGG进行局部重力场求解的研究进展,并将已有的求解方法总结归纳为三类：模型法、计算法和组合法,同时对各种方法的概念和研究现状作了详细介绍;最后总结了SGG数据求解局部重力场的发展前景和思考建议。     

Gravity at sea

This is a review article on the types of gravity-measuring instruments used or tested at sea since 1903, on the various extraneous accelerations that affect sea measurements, and on results obtained in several gravity surveys using one type of meter. Free-air gravity anomaly maps are included of: (1) the Gulf of Mexico; (2) a strip west of the coast from northern California to the southern tip of Alaska; and (3) north of Hawaii. Hypothetical crustal and subcrustal sections, consistent with gravity anomalies and seismic refraction data, are included for selected regions.     

地球重力场确定与重力场匹配导航

简要介绍了全球重力场确定的现状与进展，并对近期重力测量卫星的发射情况作了简单的介绍和评述，最后探讨了依托现有重力场数据和高精度重力仪、重力梯度仪进行重力场匹配导航的可能性。     

Gravity torques for surface waves

The effects of the gravity torques acting on the angular momentum of surface gravity waves are calculated theoretically. For short crested waves the gravity torque is caused by the force of gravity on the orbiting fluid particles acting down the slopes of the crests and troughs and in the direction parallel to the crests and troughs. The gravity torque tries to rotate the angular momentum vectors, and thus the waves themselves, counterclockwise in the horizontal plane, as viewed from above, in both hemispheres. The amount of rotation per unit time is computed to be significant assuming reasonable values for the along-crest and trough slopes for waves in a storm area. The gravity torque has a frequency which is double the frequency of the waves. For long crested waves the gravity torque acts in the vertical plane of the orbit and tries to decelerate the particles when they rise and accelerate them when they fall. By disrupting the horizontal cyclostrophic balance of forces on the fluid particles (centrifugal force versus pressure force) the gravity torque accounts qualitatively for the three characteristics of breaking waves: that they break at the surface, that they break at the crest, and that the crest breaks in the direction of wave propagation.     

Gravity measurements over Burdwood Bank

Gravity measurements in the South Atlantic Ocean over Burdwood Bank show a large negative gravity anomaly extending along its northern edge. An interpretation of the gravity data has been made based on the seismic refraction measurements of Ludwig et al. (1968) and shows that the negative gravity anomaly can be largely attributed to a basin containing low density sediments about 8 km thick. The crustal sections constructed also indicate that the crust increases in thickness from about 20 km under Burdwood Bank to about 30 km under the Falkland Islands platform.     

月球扰动引力频谱特性及在恢复月球重力场的应用

利用谱分析方法，通过对月球外空间扰动引力频谱特性的分析研究，估计了其谱分量信息随高度的衰减特点及在不同频段的谱敏感度，得到了敏感各频段位系数与所需探测器轨道高度的关系，同时为联合不同数据求解月球重力场模型在改进解算方法和跟踪数据定权上提供了参考依据。     

借助EGM2008的海域重力异常反距离加权插值算法

构建高精度高分辨率的海域重力异常模型,是将海洋重力测量数据应用于全球高程基准统一和水下重力匹配导航等技术领域的关键步骤之一。针对反距离加权插值算法仅利用了海域重力观测值的空间信息,没有考虑重力观测值物理特性的缺陷,提出一种借助EGM2008重力场模型构建海域重力异常模型的反距离插值算法。以DTU10重力异常数值模型为基础数据,设计了海域重力测量数据格网化实验,结果表明本文算法能有效改进海域重力异常格网模型的计算精度。     

From Discrete Gravity Survey Data to a High-resolution Gravity Field Representation in the Nordic-Baltic Region

The deduction of a regularly spaced gravity anomaly grid from scattered survey data is studied, addressing mainly two aspects: reduction of gravity to anomalies and subsequent interpolation by various methods. The problem is illustrated in a heterogeneous study area and contrasting test areas including mountains, low terrains, and a marine area. Provided with realistic error estimates, Least Squares Collocation interpolation of Residual Terrain Model anomalies yields the highest quality gravity grid. In most cases, the Bouguer reduction and other interpolation methods tested are equally viable. However, spline-based interpolation should be avoided in marine areas with trackwise survey data.