重力数据误差对大地水准面模型建立的影响

基于Stokes理论建立的大地水准面模型,其精度受重力数据误差,即重力数据分辨率、精度以及积分范围的影响。针对这一问题,通过重力场谱特征分析,给出不同地形区域重力数据分辨率以及积分半径造成的大地水准面高频截断误差的量级大小,计算平均重力异常误差对大地水准面建模精度的影响。研究成果对不同地形区域cm级大地水准面模型的建立具有理论与指导意义。     

全球地壳模型CRUST1.0在青藏高原东南部的重力检核

利用全球地壳模型CRUST1.0提供的地壳密度、厚度等分层信息,计算青藏高原东南部地壳各分层引起的重力异常,并累加获取总体布格重力异常,最后与利用全球重力场模型EGM2008获得的布格重力异常进行对比。结果表明,两种模型在大部分区域基本一致,布格重力异常变化在-600~20mGal之间,少数地区存在较大的差距,说明CRUST1.0模型的精度还有待提高。     

重力剖面反演莱阳南凹陷深度

莱阳南凹陷沉积中心位于山东省莱阳市南,在布格重力场上反映为西宽东窄近EW走向的重力低值闭合异常。垂直于异常走向,在布格重力异常中心及周围布设了五条重力剖面,以地层密度资料为基础,通过2.5D反演计算,大致查明了莱阳南凹陷的空间分布形态,并对其基底形态做了详细分析,计算结果表明中生界最大沉积厚度为4km左右。在其中一条剖面上布设可控源音频大地电磁测深测量工作,从岩层的电性角度出发推断了凹陷深度,二者结论基本一致。     

地形横向密度扰动对于区域大地水准面建模的影响

分别利用Helmert和KTH法模拟试算了不同地形起伏区域内横向密度扰动对于大地水准面的影响。结果表明,在地形起伏较小的平原或丘陵地带,横向密度扰动的影响一般不会超过cm级,在精度允许的范围内可以忽略其影响;在地形起伏较大的山区,横向密度扰动的影响可达cm甚至dm级,对于cm级大地水准面精化而言,需要考虑其影响。此外,基于Helmert与KTH法解算的结果在地形起伏剧烈的山区差异较大,由于Helmert法计算地形效应时忽略了外区地形质量的影响,其解算结果可能存在偏差。总体而言,在地形起伏剧烈的山区建模时,需利用多种计算方法基于实测数据分别进行试算,通过计算的变密度大地水准面与实测的GPS水准数据进行比较分析,得到适合该区域的大地水准面建模方法。     

融合多源数据的局部重力场建模中线性化误差的研究

引入高阶重力场模型作为参考场,削弱局部重力场逼近中线性化误差的影响。以实测的陆地重力异常、船载重力异常及航空重力扰动为基础数据,基于泊松小波径向基函数分析不同参考场对局部重力场逼近的影响。结果表明,引入高阶全球重力场模型代替GRS80参考椭球正常场作为参考场,能更为准确地逼近真实的重力场,有效削弱线性化误差的影响。相比于基于GRS80正常场构建的似大地水准面模型,基于DGM1S重力场模型为参考场构建的似大地水准面的精度,在地形起伏较大的德国、英国及挪威区域分别提高了1.5 mm、3.3 mm和9.0 mm。     

蒙古中部剖面重力异常研究

在蒙古中部106°E附近布设一条南北走向的重力剖面,首次获得该地区精确的实测重力值,经过数据预处理和改正计算,得到剖面重力异常结果。分析表明,剖面自由空气异常和地形有很强的相关性|剖面布格重力异常变化总体较为平缓,只在戈壁-阿尔泰-曼达尔戈壁加里东区带(GAB)和哈拉加里东区带（HRB）附近发生相对较快的变化,推测这两个区域可能存在较明显的深部构造变化|在蒙古-鄂霍兹克造山带附近,并未发现与板块缝合带相对应的重力异常变化|剖面均衡重力异常以负值为主,多数地区地壳未达到重力均衡状态,剖面附近地震活动和均衡重力异常之间的关系与中国南北地震带北段相关研究结果类似。     

宜川-泰安剖面重力异常与构造意义

利用宜川-泰安剖面高精度重力观测和GPS数据测量结果,对观测数据进行各项改正和处理,得到剖面的布格重力异常,并采用高斯低通滤波获得剩余重力异常。以诸城-宜川深地震测深（DSS）速度剖面为约束,对沿该剖面得到的高精度布格重力异常数据进行拟合,获得剖面地壳密度结构。结果表明,趋势异常主要反映该剖面地壳厚度的变化,太行山重力梯级带是地壳厚度的陡变带。结合前人相关研究,对剩余重力异常结合剖面经过的隆起、凹陷等地质问题进行讨论,进一步揭示出,剩余重力异常主要反映浅部地质构造和低密度地质体,剩余重力异常与地质构造不仅具有良好的对应关系, 而且其幅值能体现地质体的基本特征,比布格重力异常反映得更清晰、更细致。     

EIGEN-GRACE02S重力场模型在地壳构造探测中的应用研究

分析了布格重力异常在地壳构造探测中的重要作用,以及目前地质和物探中常用的地面重力测量计算得到的布格重力异常的缺点,提出利用纯重力卫星数据计算得到的SST (satellite-to-satellite tracking)地球重力场模型来研究地质构造和资源探测,以重力场模型EIGEN-GRACE02S为例,分析了其优点和应用的可行性.针对原有"卫星重力异常"概念的缺陷,提出了"真卫星重力异常"和"假卫星重力异常的概念".     

顾及垂直形变速率影响的茅山地区重力场变化

利用CORS获得的垂直形变速率，对CG-5测得的重力变化进行布格梯度改正，绘制茅山断裂带周边真实的区域重力场，并分析其变化。选取茅山断裂带附近18个相对重力点进行同步GPS-RTK测量，将测量数据进行对比分析，并将GPS所测高程变化量作为重力值归算依据；以2014年重力值为基准，将2016～2017年3期重力测量值进行梯度变化修正，绘制重力场异常等值线图，并对茅山断裂带重力场异常变化进行研究。结果表明，将未进行高程修正前的重力场差分图与修正后的进行对比，其形态发生较大变化，高梯度区域和零值线方向均发生改变。该研究成果对依据差分变化趋势判定年度异常区具有重要意义。     

应用地形信息精化山区大地水准面

在介绍由高程异常确定大地水准面有关理论的同时,提出了用地形质量计算重力异常垂直梯度的方法,结合高程异常资料,可以使山区大地水准面得到精化。将本方法应用于珠穆朗玛峰,获得其大地水准面高为－ ３０．３６ ｍ 。     

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喜马拉雅及邻区的莫氏面起伏与上地幔密度异常

提出了一种新的重力资料３维反演方法，并运用该方法使用布格异常对喜马拉雅及其邻区进引了反演，给出了该区域内莫氏面的大尺度变化图象和上地幔异常密度的分布。结果显示，喜马拉雅山脊带虽然海拔很高，但其地壳厚度较小。     

Determination of Antarctic geoid by using global gravity field

With Chinese latest global gravity field model WDM94, the authors providethe geoid height and mean free-air gravity anomaly of Antarctica (The range of latitude is from—60° to—90°). In order to conclude and analyze the characters of Antarctic geoid roundly, the authors collect the latest oversea global gravity field model OSU91 (to degree and order 360) and JGMOSU (to degree and order 360), get the corresponding geoid height and mean free-air gravity anomaly. The results arecompared with the results got from WDM94, thus we get the difference. The standard deviation of geoid height between WDM94 and OSU91 is ± 1.90 re;the deviation of geoid between WDM9 and JGMOSU is ± 2.09 m. The standard deviation of mean gravity anomaly are±8.97 mGal and ± 9.32 mGal respectively.     

实测重力异常与布格重力异常在高精度水准测量改正中的精度比较

按照一等水准测量要求在水准测点上进行重力测量。在水准测量数据处理中进行相同的水准标尺改正、正常水准面不平行改正、水准标尺尺长改正等，但在重力异常改正中采用实测重力异常和布格异常两种方法进行重力异常改正。比较两种方法对水准点高程改正的影响，并进行精度分析。     

计算局部大地水准面变形的FFT方法

在确定局部大地水准面变形时,一般归结为求解Stokes和Vening Meinesz积分。而Stokes和Vening Meinsz积分是一种褶积积分形式。由于褶积的谱可由两个褶积函数的谱确定,因而本文采用FFT方法来计算局部大地水准面变形的褶积积分,并研究了在已知网格结节或网格平均值情况下的具体计算方法。作为实际应用,本文计算了同震位错和伴有质量迁移的地震过程引起的大地水准面变形。     

重力异常场云计算软件系统

针对重力异常场计算中存在的处理流程繁琐、参数和坐标系统不统一等问题，开发一种跨平台的重力异常场云计算软件系统OnGra。该软件按照区域重力调查规范和大比例尺重力勘查规范，设计、重构、集成现有重力异常场处理算法和自适应提取计算区域数字地形模型算法，可依据野外重力/GNSS观测，批量、自动计算自由空气异常、布格重力异常和均衡重力异常，也可依据卫星重力场模型，提取和计算特定区域的重力异常场。