卫星重力测量的应用进展

介绍了CHAMP、GRACE和GOCE三颗重力卫星,评述了卫星重力数据在恢复地球重力场模型,测定陆地水储量变化,研究大地水准面变化、弹性厚度、地壳厚度,地震前后重力场的变化、地壳运动等方面的应用,以及一系列卓有成效的研究成果,认为卫星重力探测技术相对传统的重力测量具有得天独厚的优势,将会有更大的应用空间。     

利用谱组合法实现GOCE卫星的SST和SGG数据融合处理

不同类型重力测量数据的融合处理,是地球重力场模型化研究的难点和热点问题之一.基于调和分析方法推导了由GOCE卫星SST和SGG数据构建地球重力场模型的谱组合公式及对应谱权的具体形式,给出了多种类型重力测量数据联合处理的谱权及谱组合的通用表达式.结果表明,SST数据能够有效改善SGG数据解算模型在低阶部分的精度,从而提高了解算的地球重力场模型的质量和可靠性并拓宽了其频谱范围,使其精度和空间分辨率有更进一步的提高.      

重力卫星五年运行对求定地球重力场模型的进展和展望

对近年升空的CHAMP和GRACE和将于2007年升空的GOCE卫星在测定地球重力场方面的技术特点和初步成果进行了回顾、比较和评估。并对它们今后在静态和动态的地球重力场构模方面可能的进展作一展望。现在只用一颗重力卫星的轨道摄动数据，就可以以前所未有的可靠性和精确性来求定地球重力场的长波和部分中波。如CHAMP重力卫星的33个月数据所求定的地球重力场模型,相对于曾利用多颗卫星资料所推算的GR1M5 S1重力场模型,在长波方面的精度和可靠性都有很大改善。而GRACE重力卫星的 110天数据所导出成果的空间分辨率，又优于CHAMP的33个月的数据成果。GRACE卫星还有一个重要任务，就是测定重力场非潮汐的短期性或准实时的变化。还介绍了新发表的一个联合地球重力场模型EIGEN CG03C, 360完全阶次，分辨率约30′。CG03C同CHAMP/GRACE以前的重力场模型比较，在400 km波长的精度方面改善了一个量级，大地水准面的精度改善了3 cm，重力异常的精度改善了0.4 mgal。     

重力卫星五年运行对求定地球重力场模型的进展和展望

对近年升空的CHAMP和GRACE和将于2007年升空的GOCE卫星在测定地球重力场方面的技术特点和初步成果进行了回顾、比较和评估。并对它们今后在静态和动态的地球重力场构模方面可能的进展作一展望。现在只用一颗重力卫星的轨道摄动数据，就可以以前所未有的可靠性和精确性来求定地球重力场的长波和部分中波。如CHAMP重力卫星的33个月数据所求定的地球重力场模型，相对于曾利用多颗卫星资料所推算的GRlM5-S1重力场模型，在长波方面的精度和可靠性都有很大改善。而GRACE重力卫星的110天数据所导出成果的空间分辨率，又优于CHAMP的33个月的数据成果。GRACE卫星还有一个重要任务，就是测定重力场非潮汐的短期性或准实时的变化。还介绍了新发表的一个联合地球重力场模型EIGEN-CG03C，360完全阶次，分辨率约30′。CG03C同CHAMP／GRACE以前的重力场模型比较，在400km波长的精度方面改善了一个量级，大地水准面的精度改善了3cm，重力异常的精度改善了0．4mgal。     

国际全球变化研究发展态势文献计量评价

全球变化研究是国际上地球系统综合研究的重大跨学科研究领域.随着全球环境问题的日益突出,国际上先后组织发起了全球环境变化研究的四大科学计划WCRP、IGBP、IHDP、DIVERSITAS及其组成的地球系统科学联盟ESSP,开展对全球变化和地球系统科学的研究.当前,全球变化问题不仅是科学界关注和研究的问题,也是政治界、经济界都关注的重大问题.科技文献能够反映科学前沿的发展动态.对SCIE和SSCI数据库收录的全球变化研究文献进行统计,从文献计量学的角度,分析国际全球变化研究领域的发展态势,了解中国全球变化研究的国际影响力.可以看出:国际上全球变化研究的论文数量一直呈增长趋势,以地球科学多学科、生态学、环境科学、自然地理学、植物学等学科领域为主.中国自2000年以来在该领域的发文数量增长较快,特别是中国科学院的发文量已进入国际前列,但中国在该研究领域尚缺少高影响力的论文.     

新世纪的卫星大地测量学和地球科学

经典卫星大地测量学着重研究地球几何形状、定向及其变化，并在实际应用中关注在地球表面上点的定位、重力及其变化。而现代卫星大地测量则不仅仅能在地表上长时间以10^－9精度定位，而且它已远远超过原来经典的目标，已经涉及多种学科领域，可以提供和处理涉及原来是地球动力学、行星学、大气学、海洋学、板块运动学和冰川学等其他学科所需的信息，提供多种学科领域长期以来很难取得的数值和有可能解决它们相应的困惑。当然为了达到这些目标卫星大地测量学仍然还有众多的理论和实践的问题需要思考和解决。然而可以预期，卫星大地测量学将与其他学科会有更多的交叉，不仅在大地测量学，而且在地球科学中会具有强大生命力，并将更大地影响和促进地球科学、环境科学和行星科学的发展。     

大地测量学的新进展——国际大地测量协会（IAG）2001年科学大会综述

对国际大地测量协会（IAG）2001年科学大会中所讨论的几个科学技术问题做了部分介绍。其中包括大地测量学近20年来的进展、地球参考框架、大地测量基本常数、GPS连续运行网及其综合服务系统和卫星重力探测，以及GPS天气预报的技术要求等。     

我国动力大地测量学的进展

综合了近40年,特别是近10年来我国利用大地测量学、地球物理学和天体测量学的理论、方法和技术研究固体潮汐和非潮汐重力、地极移动和自转速率变化、大地水准面和海平面变化、板块运动和地壳形变、地球内部物质运动及其与地表变化的关系等五个方面的成果以及国际合作的情况,说明我国在动力大地测量学方面虽然起步较晚,但进展较快,已在生态环境、灾害预测预报等关系国计民生的研究中起到了一定作用,在国内国际的地学研究中占有一席之地。随着国际大地测量协会“亚太空间动力学研究计划”、国家攀登计划项目“现代地壳运动和地球动力学研究”、国家大型科学工程重大项目“中国地壳运动观测网络”等项目的启动、实施,动力大地测量学研究必将取得快速进展。     

中国大陆深层区域构造格架——系列解释之重力场格架

截取全球卫星重力图、重力场水平梯度图、卫星测高数据反演海洋重力异常图、岩石圈重力场和地幔重力异常, 获得中国大陆及其邻区岩石圈地球物理场特征, 揭示地球内部密度结构。简要探讨了中国大陆深层区域构造格架——系列解释之重力场格架。     

国际全球变化研究发展态势文献计量评价

-全球变化研究是国际上地球系统综合研究的重大跨学科研究领域。随着全球环境问题的日益突出，国际上先后组织发起了全球环境变化研究的四大科学计划WCRP、IGBP、IHDP、DIVERSITAS及其组成的地球系统科学联盟ESSP，开展对全球变化和地球系统科学的研究。当前，全球变化问题不仅是科学界关注和研究的问题，也是政治界、经济界都关注的重大问题。 科技文献能够反映科学前沿的发展动态。对SCIE和SSCI数据库收录的全球变化研究文献进行统计，从文献计量学的角度，分析国际全球变化研究领域的发展态势，了解中国全球变化研究的国际影响力。可以看出：国际上全球变化研究的论文数量一直呈增长趋势，以地球科学多学科、生态学、环境科学、自然地理学、植物学等学科领域为主。中国自2000年以来在该领域的发文数量增长较快，特别是中国科学院的发文量已进入国际前列，但中国在该研究领域尚缺少高影响力的论文。     

复杂形体重力场、梯度及磁场计算方法

在改进均匀多面体重力场正演公式基础上, 利用二阶张量的坐标变换实现对多面体重力场梯度的求解, 推导了新的多面体重力梯度和磁场的正演公式, 给出了新的统一的均匀多面体重力场、梯度及磁场正演表达式形式, 并用理论模型进行了检验.同时, 应用新的多面体重力场梯度正演公式推导出新的长方体重力场垂直梯度理论表达式.本文给出的均匀多面体重力场、梯度及磁场正演表达式形式统一, 重磁场联合正演中可相互利用其计算过程中的结果, 避免重复计算以提高正演计算效率.      

Quality Evaluation of Land Gravity Data in the Latest Global Gravity Database V23

In order to evaluate the quality of the land gravity data in the latest global gravity database V23, the authors chose the gravity data of eight blocks with a total area of 1 330 000 km² to compare and analyze, and these blocks involved seven countries, including the United States, Peru, Ireland, South Africa, Kenya, Australia, and China. Based on the free-air gravity anomaly data of the latest global gravity database V23, the authors obtained the calculated Bouguer gravity anomaly using the gravity correction methods within the pure spherical coordinate system in these eight blocks. Then, the correlation coefficients between the measured Bouguer gravity anomaly and the calculated Bouguer gravity anomaly were calculated by the correlation analysis method in these eight blocks. Finally, through comprehensive analysis of the features of these correlation coefficients and differences between the measured Bouguer gravity anomaly and the calculated Bouguer gravity anomaly in these eight blocks, the quality of the gravity data of these eight blocks was evaluated in the latest global gravity database V23. The results showed that the latest global gravity database V23, released by Scripps Institution of Oceanography, integrated a large number of the ground or airborne gravity data measuring in an earlier era, and the newly surveyed ground or airborne gravity data may not be integrated into the database. The quality of land gravity data is relatively high in the areas with a large number of older ground or airborne gravity data, otherwise it is low in the zones with a lower gravity working degrees.     

沉积物重力流研究进展综述

关于沉积物重力流的研究已取得了长足进展,其石油地质意义已得到了足够重视,但在理解重力流的流体类型及沉积作用特点时仍有一定难度,从而出现了分类方案及术语使用非常混乱的严重现象,反过来又增加了理解的难度及认识的分歧.在总结国内外研究进展的基础上,试图理清重力流的各种分类方案、相应术语的涵义及其沉积特征,得出产生此现象的原因...     

Gravity inversion in Qinghai-Tibet Plateau

Due to its high elevation and high seismicity the Qinghai-Tibet plateau takes a primary position on the earth surface. The inaccessibility of the region makes geophysical studies difficult. Active seismic sounding is available along essentially one line crossing the eastern part of the plateau. In such a situation gravity is a powerful method to obtain information on the crustal structure. We apply an inversion of the gravity field throughout the entire plateau. The inversion is limited to the long-wavelength band of the field, which has been shown by spectral analysis to be generated at lower crustal levels. The field is inverted in terms of the oscillation of a boundary layer with strong density contrast. This boundary is identified with the crust-mantle discontinuity (Moho). A map of the 3D oscillations of the Moho is presented and the properties discussed along 4 profiles cutting the plateau longitudinally and transversally.     

Forward Modeling of Gravity, Gravity Gradients, and Magnetic Anomalies due to Complex Bodies

On the basis of the results of improved analytical expression of computation of gravity anomalies due to a homogeneous polyhedral body composed of polygonal facets, and applying the forward theory with the coordinate transformation of vectors and tensors, we deduced both the analytical expressions for gravity gradient tensors and for magnetic anomalies of a polygon, and obtained new analytical expressions for computing vertical gradients of gravity anomalies and vertical component of magnetic anomalies caused by a polyhedral body. And also we developed explicitly the complete unified expressions for the calculation of gravity anomalies, gravity gradient, and magnetic anomalies due to the homogeneous polyhedron. Furthermore, we deduced new analytical expressions for computing vertical gradients of gravity anomalies due to a finite rectangular prism by applying the newly obtained expressions for gravity gradient tensors due to a polyhedral target body. Comparison with forward calculation of models shows the correctness of these new expressions. It will reduce forward calculation time of gravity-magnetic anomalies and improve computational efficiency by applying our unified expressions for joint forward modeling of gravity-magnetic anomalies due to homogeneous polyhedral bodies.     

天津市重力数据反演解释

重力数据反演是获取地下地质信息的有效手段。本文通过对天津市全区密度和电性参数的统计分析,了解天津市地层的物性分布规律。在对研究区布格重力异常数据采用归一化总水平导数垂向导数（NVDR-THDR）技术处理的基础上,对断裂构造进行了识别,对构造单元进行了划分。然后结合研究区地质资料,应用Geosoft软件中的密度界面反演模块对各构造单元内的密度界面起伏进行反演。并以GOCAD软件为平台,构建了天津市三维可视化地质模型,借助大地电磁（MT）测深点虚拟钻孔,实现了对主要地质界面和构造的标定。最后利用布格重力异常数据拟合同位置地质剖面,验证了模型的可靠性。应用上述反演成果,结合区内地质认识,推断宝坻断裂（F₁）、蓟运河断裂（F₂）、F₃、杨柳青断裂（F₄）、F₇在中生代后活动性较强,沧东断裂（F₆）和天津断裂（F₃₀）在古近纪后活动性较强。     

沉积物重力流研究进展

沉积物重力流的研究随着深海、深湖环境油气资源的勘探成为现阶段沉积学领域研究的重点课题之一。沉积重力流的分类与命名已不断的完善与细化,浊流与碎屑流成为沉积物重力流的研究重点,沉积学者依据其流态特征、流变学特征、流体浓度与支撑机理对两者进行区分。重力流的的研究手段从野外观察到室内水槽实验,再到区域地震识别。沉积模式从单一浊流形成的"浊积扇"到多种流体相作用的"深海扇"或"海底扇"转变。由于沉积物重力流的控制因素较多,因此在重力流的概念、分类与成因上依然存在许多争议。水槽实验的不断发展,成为沉积物重力流的研究的主要途径,但实验模拟依旧存在很多问题,需不断完善水槽实验的限定因素与控制参量。     

一种便携式重力取样器的研制

在对湖泊或水库等浅层水域的环境变化研究和环境污染检测中,浅层水域的淤泥质沉积物取样是一项必不可缺的工作.在综合比较国内外常用重力取样器优缺点的基础上,提出了一种能够获取水库、湖泊等水域浅层淤泥质原状沉积物的重力式取样器,并详细介绍了其工作原理及其各组成机构的功能.通过现场试验情况证明,该取样器具有结构简单、操作方便的优点.     

Gravity study of the Djibouti area

In March and April 1972, 380 gravity stations were established in the T.F.A.I. The data were reduced to Bouguer anomalies of 5 mGal isolines. Qualitative and quantitative interpretation based on the gravity map, on seismic data and on the magnetics and physiography of the area revealed that: The crust of the Gulf of Tadjura and the central part of the T.F.A.I. is strongly oceanized and is the direct continuation of the Sheba Ridge.To the north of the Gulf, at the Dankali Mountains, the crust increases in thickness and most probably contains sialic fragments, indicating the continuation of the Danakil Chains in the T.F.A.I.To the south, the structure is bordered by a continental block, the Aysha Horst. The oceanization is concentrated only in the area of deep injections, marked by gravity maxima, whereas the rest of the area is to be described as sub-continental. The crust is attenuated from south (Aysha Horst) to north (Red Sea), from 30 to 15 km in thickness.The pattern of the gravity anomalies shows clearly liniations only along the coasts of the Gulf of Tadjura and the Straits of Bab el Mandeb. Inland the field breaks up into relative minima and maxima, indicating the fragmentation of the crust and the ‘triple junction’ nature of the area.The tectonic process is that of extension, with normal faults having maximum displacements at the northern border of the Gulf of Tadjura.The uppermost mantle has low velocity and density values due to thermal processes in the expanding zone. The state of the upper-mantle material must be that of partial melting due to high temperatures of the order of 800° to 1,000° C at about 15 km depth.