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。     

国家1985重力基本网简介

我国原有重力网是1957年苏联航空重力队协助建立的,属波茨坦系统。国务院中央军委1978年84号文决定重建我国高精度重力网和重力基准。国家1985重力基本网共57点,分为6个基准点,46个基本点和5个引点。在6个基准点上以意大利都灵计量研究所的可移式绝对重力仪(或我国计量科学院的绝对重力仪)进行了绝对重力测量。1983—1984年又以9台高精度、大测程的拉科斯特·萨贝格(LCR)—G型重力仪在57个点间进行了高精度相对重力联测。以后,为加强85网与国际重力网的联系,又以6台LCR—G型重力仪从北京出发,联测了巴黎、日本、香港等国家和地区的23个国际重力点。     

国家重力—等网平差初步方案

国家重力一等网与基本网的联合平差对分析和改善基本网的精度、精确求定重力仪格值、充分发挥一等网观测值的精度潜力等都十分有益。如在基本网缺少已知点的薄弱地区引用新的绝对重力结果加入联合平差可大大提高国家重力控制网的精度和可靠性,笔者提议将一等网与基本网联合平差其基本思想是:根据分组相关平差原理,将基本网作为第一组平差,并以其平差结果作为具有先验权的虚拟观测值与一等网观测值一并进行第二组平差。可以证明,分组平差与两网联合平差等价。     

关于国家重力一等网平差方案的一个注记

国家一等重力网(简称一等网)是国家1985年重力基本网(简称85网)的一级附合网。关于一等网的平差原则,大致有两种意见。第一种将85网点起始重力值作为固定值,将一等网强制符合在85网上。即85网固定;第二种将85网点重力值作为具有先验精度的虚拟观测值,联合新测绝对重力点值和仪器标定观测,从而提出联合平差方案。平差结果将使85网点起始值得到一定改正数,即85网不固定;上述两种意见的折中,是将85网重力基准作为一等网平差的拟稳基准。细析之,85网点值虽未作为观测值获得直接改正,但也不是固定值。     

北京和南宁国际绝对重力基本点上首批绝对重力测量结果

本文简要介绍了北京和南宁两个国际绝对重力基本网（IAGBN）点的点位和环境条件，列出了这些点上的首批绝对重力测量结果及所使用的仪器。在北京点的测量结果表明，不同仪器的测量结果间差异很小。将IAGBN点的1990年观测值通过换算后求得了同一城市的我国1985重力基本网（85网）点的重力值，与1981年意大利绝对重力仪IMGC的测量结果和85网的平差值作了比较。     

科技信息

科技新闻我国首个省级ＧＰＳＣ级网在江苏建成　　江苏省Ｃ级ＧＰＳ网由 4 72个点组成 ,其中 1/ 3以上的点经三等水准联测。该项目采用ＧＰＳ水准、地形和重力资料、全球重力场模型 ,严密计算了江苏省的似大地水准面 ,经外部检核 ,其精度为± 7.8ｃｍ。江苏省测绘工程院承担了选埋、观测和三等水准联测、数据预处理工作。武汉大学测绘学院负责对观测数据进行精处理、ＧＰＳ网平差、重力数据处理、似大地水准面数学模型的确定、海洋重力异常的计算、数据处理及数值结果分析等。武汉大学李建成教授获中国优秀青年科技创新奖　　近日 ,共青团中…     

新旧绝对重力值的比较兼论85网的绝对重力基准值

本文将新测定的绝对重力值和85网平差值作比较,并对差异产生的原因作了初步分析。文章指出,85网平差时有选择地采用意大利计量研究所IMGC重力仪测定的绝对重力值作为绝对基准值是正确的,但由于采用了存在较大误差的我国计量院NIM—Ⅰ重力仪所测定的昆明点绝对重力值作为绝对基准值,使85网平差值受到不可忽视的扭曲,其幅度达40μal。     

基于CORS基准站建立二等重力网

青海省连续运行参考站(QHCORS)作为二等重力点,选点符合国家现行规范的要求.以2000国家重力基本网、国家重力基本网补测与加密重力测量项目、1606工程重力基准网为起算点,利用两台CG-5型相对重力仪在QHCORS基准站上进行了二等重力测量,建立了青海省二等重力网.平差后点位重力成果精度平均中误差为18.00×10-8 ms-2,满足规范要求.     

重力网平差

使用拉柯斯特G型重力仪施测国家基本重力网，在我国还是第一次。为了确定重力仪的格值函数和完成高精度重力网的平差，我们对代表重力仪性能的数字模型和我国绝对重力测量精度进行了讨论，并且利用重力网的部份观测资料进行了多种方案的平差计算和相互比较，最后提出了一个切合我国实际情况的重力网平差方案。     

相对重力测量值的改正

影响相对重力测量精度的主要因素有潮汐、气压、仪器高、零点飘移和地下水变化以及仪器格值函数等。文中研究了在中国重力基本网 2 0 0 0 (CGBN2 0 0 0 )精度要求下各影响因素的计算公式和其中存在的问题 ,给出了一组便于实际测量应用的计算公式 ;同时对重力仪格值因子的误差和选取、非构造因素中地下水活动等问题进行了讨论     

绝对重力测量值的改正

从实用角度出发，研究了在中国重力基本网2000（CGBN2000）精度要求下，仪器误差、潮汐引力、气压、极移和地下水变化等影响因素的计算公式和存在的问题，给出了一组便于实际测量应用的计算公式；同时对潮汐因子的取值、海潮模型的选取、非构造因素中地下水活动等问题进行了讨论。     

精密重力测量中相对重力仪格值系数的贝叶斯估计方法

相对重力仪的格值系数随时间会发生微小的变化,是影响精密重力测量精度的重要因素。通常需定期对相对重力仪进行专门的基线标定来评估仪器格值系数的变化。本文提出了一种利用重力观测数据进行格值系数评估的新方法,原理是利用测网中已知的多个绝对重力基准点作为先验约束,同时考虑仪器的非线性漂移变化,将格值系数作为超参数,基于贝叶斯原理和赤池贝叶斯信息准则（ABIC）估计最优值。通过对模拟数据的测试,该方法在高斯噪声和仪器非线性漂移等不确定性存在的情况下,可以获得格值系数的准确估计结果。对实测重力数据的测试表明：估计的格值系数与测量前在基线场标定的格值系数差值在5×10^-5以内;而且相较于采用标定不准确的格值系数,该方法可以获得与绝对重力测量结果差异更小的平差重力值。本文研究结果为有效提高精密重力测量的效率和精度提供了方法保障。     

Combination of temporal gravity variations resulting from superconducting gravimeter (SG) recordings, GRACE satellite observations and global hydrology models

Gravity recovery and climate experiment (GRACE)-derived temporal gravity variations can be resolved within the μgal (10^?8 m/s ²) range, if we restrict the spatial resolution to a half-wavelength of about 1,500 km and the temporal resolution to 1 month. For independent validations, a comparison with ground gravity measurements is of fundamental interest. For this purpose, data from selected superconducting gravimeter (SG) stations forming the Global Geodynamics Project (GGP) network are used. For comparison, GRACE and SG data sets are reduced for the same known gravity effects due to Earth and ocean tides, pole tide and atmosphere. In contrast to GRACE, the SG also measures gravity changes due to load-induced height variations, whereas the satellite-derived models do not contain this effect. For a solid spherical harmonic decomposition of the gravity field, this load effect can be modelled using degree-dependent load Love numbers, and this effect is added to the satellite-derived models. After reduction of the known gravity effects from both data sets, the remaining part can mainly be assumed to represent mass changes in terrestrial water storage. Therefore, gravity variations derived from global hydrological models are applied to verify the SG and GRACE results. Conversely, the hydrology models can be checked by gravity variations determined from GRACE and SG observations. Such a comparison shows quite a good agreement between gravity variation derived from SG, GRACE and hydrology models, which lie within their estimated error limits for most of the studied SG locations. It is shown that the SG gravity variations (point measurements) are representative for a large area within the accuracy, if local gravity effects are removed. The individual discrepancies between SG, GRACE and hydrology models may give hints for further investigations of each data series.     

利用CORS站网监测三峡地区环境负荷引起的地壳形变与重力场时空变化

受地球动力学因素特别是地球表层大气、地表水及地下水动力环境影响,地面站点位置、地球重力场及大地水准面随时间变化。以三峡地区CORS站网为主,少量重力台站为辅,采用负荷形变与地球重力场严密组合方法,综合确定了2011-01-2015-06三峡地区环境负荷驱动的地壳形变与重力场月变化,结果显示:（1）CORS站网具备地壳垂直形变、大地水准面及地面重力变化的监测能力;（2）三峡地区地壳垂直形变年变化幅度36.1 mm,大地水准面年变化幅度28.2 mm,地面重力年变化幅度117.4 μGal;（3）CORS站网地面重力变化监测精度水平不低于流动重力场重复测量;（4）CORS站网地壳垂直形变与地面重力变化监测具有一定的外推预报能力。     

Geoid undulation modelling and interpretation at Ladak, NW Himalaya using GPS and levelling data

Fast and accurate relative positioning for baselines less than 20 km in length is possible using dual-frequency Global Positioning System (GPS) receivers. By measuring orthometric heights of a few GPS stations by differential levelling techniques, the geoid undulation can be modelled, which enables GPS to be used for orthometric height determination in a much faster and more economical way than terrestrial methods. The geoid undulation anomaly can be very useful for studying tectonic structure. GPS, levelling and gravity measurements were carried out along a 200-km-long highly undulating profile, at an average elevation of 4000 m, in the Ladak region of NW Himalaya, India. The geoid undulation and gravity anomaly were measured at 28 common GPS-levelling and 67 GPS-gravity stations. A regional geoid low of nearly −4 m coincident with a steep negative gravity gradient is compatible with very recent findings from other geophysical studies of a low-velocity layer 20–30 km thick to the north of the India–Tibet plate boundary, within the Tibetan plate. Topographic, gravity and geoid data possibly indicate that the actual plate boundary is situated further north of what is geologically known as the Indus Tsangpo Suture Zone, the traditionally supposed location of the plate boundary. Comparison of the measured geoid with that computed from OSU91 and EGM96 gravity models indicates that GPS alone can be used for orthometric height determination over the Higher Himalaya with 1–2 m accuracy. Received: 10 April 1997 / Accepted: 9 October 1998     

给定内插高程异常值的精度时对GPS水准网格间距的考虑

在已布设GPS水准网的地区，若需内插其中任意一点的高程异常值时，应该了解该内插值的精度。导出了该内插点高程异常值的精度评定方法，并具体给出在我国C级GPS水准网中，该内插点高程异常推估值精度和该地区的地形和栅格重力异常分辨率的数学关系式和实例。在给定内插点高程异常值精度的局域大地水准面时，按不同地形和栅格重力异常分辨率的密度，根据这些数学关系式，可以设计间距合理的B级或C级GPS水准网。