测线稳定距离对航空重力测量的影响

航空重力测量中测线的长度的往往要长于测量区域,测线长出测量区域的长度就是留给航空重力仪必要的稳定距离。以2011年某地区的实际测量数据为例介绍了稳定距离对航空重力测量的精度的影响,数据处理结果表明,在平稳的气象条件下稳定距离不够则其交叉点重力异常不符值抗差后可以达到±12.0648mGal,交叉点重力异常不符值均值可以达到±16.9091mGal。     

渤海湾航空重力及其在海域大地水准面精化中的应用

近海航空重力数据在陆海大地水准面统一中起着重要作用。近3年来,利用我国首套航空重力测量系统(CHAGS)完成了渤海湾地区近20万平方千米的5′×5′格网平均重力异常数据的获取。本文首先介绍了渤海湾地区航空重力测量的概况,给出航空重力测量数据的处理要点;然后,详细讨论了航空重力测量的精度评估方法,其中针对该区域的测线布设特点,提出了"重叠格网比较法"以评估格网平均重力异常的内符合精度。结果表明,对于5′的波长分辨率,交叉点重力异常不符值在抗差后的中误差约为1.5 mGal,重叠格网法获得的5′×5′格网平均重力异常的中误差约为1.6 mGal;5′×5′格网重力异常与卫星测高和船测重力的比较精度优于3.0mGal;由航空重力测量获得的1°×1°格网平均重力异常与GOCE卫星重力位模型的计算值相比较,其系统性差异小于0.5 mGal、中误差约为2.7 mGal。利用航空重力数据后,渤海湾区域大地水准面与16个GPS水准点的比较精度由EGM2008模型的约23 cm提高到约12 cm。     

航空重力测量数学模型及其测量精度分析

基于数学和分析力学角度分别推导了航空矢量重力测量的数学模型,得到了一致的模型公式;给出了矢量模型的3个分量形式,其中垂直方向的分量就是标量重力测量的数学模型;简要介绍了我国研制成功的航空标量重力测量系统CHAGS的数据处理的过程,分析了标量重力测量中测线交叉点和重复测线的重力异常的精度;根据实测数据计算的结果表明:测线交叉点重力异常不符值的标准差约为5×10-5ms-2左右,重复测线的内符合精度优于5×10-5ms-2,达到了预期的要求。     

航空重力测量测线网平差

测线网平差是航空重力测量数据处理的重要环节，其核心是系统误差的补偿。系统误差的处理是航空重力测量中的难题之一，它既有系统性，又有随机性。本文在分析航空重力测量主要误差源基础上，提出了测线系统误差影响检测的方法，并介绍了一种通过测线交叉点平差进行系统误差补偿的途径。最后用一个实际观测网数据验证了这些方法的有效性和可靠性。     

航空重力测量数学模型及其测量精度分析

基于数学和分析力学角度分别推导了航空矢量重力测量的数学模型,得到了一致的模型公式;给出了矢量模型的3个分量形式,其中垂直方向的分量就是标量重力测量的数学模型;简要介绍了我国研制成功的航空标量重力测量系统CHAGS的数据处理的过程,分析了标量重力测量中测线交叉点和重复测线的重力异常的精度;根据实测数据计算的结果表明:测线交叉点重力异常不符值的标准差约为5×10-5ms-2左右,重复测线的内符合精度优于5×10-5ms-2,达到了预期的要求.     

航空重力向上延拓的外部精度评估

分别采用基于梯度、基于泊松积分和基于快速傅里叶变换（FFT）的地面重力向上延拓方案,并提出交叉检验方法估计地面重力数据误差及其空中误差传播,对毛乌素测区GT-2A航空重力测量系统采集的空中测线数据进行外符合精度评价。对比结果表明：地面重力格网插值误差和代表性误差对空中点的影响达到0.66~0.92 mGal（1 Gal=1×10^-2 m/s²）,航空重力数据误差估计必须扣除这一影响;基于泊松积分和基于FFT的地面重力向上延拓方法能够客观评价航空重力观测值的外符合精度,二者表现相当;扣除地面重力误差影响后,在包含残余边界效应的情况下,毛乌素测区GT-2A航空重力空中测线重力扰动的外符合精度优于1.42 mGal。     

航空重力测量中基准站与测线的距离对精度的影响

简要介绍了航空重力测量中基准站的布设原则,结合2010年某地区的实际测量数据分析了基准站与测线的距离对航空重力测量的精度的影响。实际数据验证表明,基准站距离测线360km时,其交叉点重力异常不符值标准差可以达到±2．0816mGal,其精度符合规范要求,所以在GPS基准站布设困难的地区,可以依据测区的具体情况适当地放宽GPS的布设位置和距离。     

海面与航空重力测量重复测线精度评估公式注记

针对海面与航空重力测量重复测线精度评估公式在使用过程中存在的差异性问题,根据测量平差理论,推出了一组形式统一的重复测线内符合精度评估公式,并提出了使用方面的建议。     

单站GPS确定航空重力测量载体运动加速度的方法与结果分析

飞机运动加速度的测量精度是制约航空重力测量技术发展的主要障碍之一。相较于传统动态差分GPS（differential GPS,DGPS）技术,所提方法采用单站测量模式,无需布设地面基准站。首先通过相位历元间差分解得高精度历元间位移序列,然后结合泰勒一阶中心差分获得载体加速度,重点分析了卫星轨道和卫星钟差对加速度估计的影响,结果表明,不同卫星轨道产品对加速度估计影响较小,而卫星钟差采样率对加速度估计的影响很大。结合中国陕西省境内的GT-2A航空重力测量系统飞行实测数据,利用单站法解算的加速度联合重力和姿态数据解算重力扰动结果与DGPS解算的重力扰动符合较好,当滤波长度为100 s时,两者互差优于1.0 mGal。重力扰动交叉点不符值网平差后,均方根（root mean square,RMS）为1.13 mGal。与地面重力实测值比较的结果表明,所提方法与DGPS方法在精度上基本一致,说明单站法标量航空重力测量是可行的。     

国产零长弹簧原理动态重力仪首次飞行试验及精度评估

CHZ-Ⅱ重力仪是首套完全国产零长弹簧原理航空重力仪,2018年4月在陕西渭南地区进行了首次飞行试验,共完成4个架次24条测线的有效飞行,标志着我国航空重力仪在自主研发的道路上又取得了长足的进步。利用飞行地区地面重力数据对CHZ-Ⅱ重力仪的测线扰动重力和格网扰动重力数据进行精度评估,其中空中测线在10 km分辨率条件下,精度达到1 mGal。采用地形辅助法对测量形成的5'测格网重力数据进行向下延拓,经延拓至地面后精度优于5 mGal,基本满足平原地区的测量需求。     

平原地区航空重力测量的精度分析

为检验我国首套航空重力测量系统(CHAGS)在平原地区的测量精度以及验证其在严寒气候条件下的作业性能,2003年11月以国产某新型航测机为载体在我国东北某地区进行试验。概述试验情况,介绍航空重力测量数据处理方法。试验结果表明,CHAGS在严寒气候条件下工作稳定、性能可靠,半波长分辨率为9km时,交叉点重力异常不符值的标准差为2.0mGal,5′×5′格网平均重力异常的外部精度为1.7mGal。     

海岸带航空重力测量的初步结果及分析

2008年4月至7月,利用航空重力测量系统CHAGS对某海岸地区200km×200km区域进行了重力测量。本文概述了测量情况,介绍了航空重力测量数据处理方法。数据处理结果表明,在中等湍流条件下,交叉点重力异常不符值的标准差为3．0mGal;与卫星测高反演结果相比,5’×5’格网平均重力异常的精度为4．6mGal。     

波罗的海高精度海洋重力测量数据处理与分析

海洋重力测量是海洋地区获取高精度、高分辨率地球重力场信息的重要技术方法。研究了波罗的海地区海洋重力测量数据的处理方法,利用测线交叉点处重力测量观测值建立的漂移函数有效减小了重力仪漂移异常的影响,其测量精度达到了0.5 mGal。2017年,海空重力仪Chekan-AM更新以后,其测量稳定性有了显著提高。数据处理结果表明,搭载在常规科考船DENEB的海洋重力测量精度为0.2 mGal,而首次搭载在渡轮URD的海洋重力测量精度为0.6 mGal。根据波罗的海地区局部大地水准面构建的初步结果,证明了获取的海洋重力测量数据对填补数据空白、检测老旧数据以及提高大地水准面精度等方面具有重要作用,研究结果为未来波罗的海地区建立高精度的统一大地水准面提供了数据基础和技术支持。     

航空重力测量在近海区域的精度评估与分析

利用泊松积分法和点质量法对澳大利亚West Arnhem Land区域的航空重力测量数据进行了精度评估,两种方法得到精度结果基本一致,评估结果表明GT-1A测量系统2′分辨率数据的测量精度优于3×10-5 m/s2,5′分辨率数据的测量精度优于2×10-5 m/s2。利用交叉点平差和泊松积分法、点质量法对渤海区域的航空重力测量进行了内部交叉点平差和外部精度评估,结果表明,内部评估精度与外部评估精度存在一定的差异,以外部评估为准则,CHAGS测量系统在渤海区域5′分辨率的航空重力数据精度优于3.5×10-5 m/s2。综合国内外试验情况分析得到,在近海区域,航空重力数据的分辨率和精度受测量仪器的性能而不同,整体上对于5′分辨率数据而言,可以达到或优于3×10-5 m/s2的精度。     

重复精密重力测量对水准测量平差成果的加强和改善

重复绝对重力测量除了可以确定地壳的整体垂直位移外，本文着重以精度、可靠性和灵敏度为比较准则讨论加进重复重力测量后的联合平差对单独水准平差成果的加强和改善；结合模拟计算分析了这种改善与重力、水准观测精度、测区大小以及重力-高程因子之间的关系；指出了重复精密重力测量在地震予报各阶段中的重要意义，提出了对重复精密重力测量在应用中的一些看法。     

利用EMD方法提高海洋重力E?tv?s改正精度

针对海洋重力测量误差主要来源于重力仪的不稳定性和厄特弗斯(E?tv?s)效应的问题,该文提出一种与航迹线拟合和卡尔曼滤波等传统方法相比更为灵活的一种误差压制方法,通过经验模态分解(EMD)结合信号的频谱进行分频段滤波。模型实验结果显示,利用EMD去噪后的信号误差平均值为0.54%;经EMD处理后的实际船测重力测线交点差相比原始数据降低了66%～87%,其最小值为0.82mGal,最大值为2.08 mGal。该文表明,EMD方法能够明显提高海洋重力的E?tv?s改正精度。     

航空和地面重力测量数据的一体化处理方法

在三维经典扰动位协方差模型基础上,推导获得局部重力异常协方差模型、局部扰动重力协方差模型,以及扰动重力和重力异常的互协方差模型,这3个模型在忽略小项后是一致的,即航空扰动重力数据与地面重力异常数据的联合处理采用一个模型即可,大大简化了处理流程.以最小二乘配置理论及本文推导的协方差模型为基础,构建了航空扰动重力测线数据与地面重力异常数据一体化处理的具体方法,利用该方法可推估地面待求点的重力异常数据,且处理过程自动完成了航空扰动重力数据的向下延拓,同时也大大削弱了航空数据中存在的系统偏差影响.在某试验区开展了一体化处理试验,结果表明,采用一体化处理得到的重力异常数据比单独使用5'分辨率航空重力数据推估获得的数据精度提高2.4 mGal,比单独使用2.5'分辨率地面重力数据推估获得的数据精度提高1.2 mGal.     

利用EMD方法提高海洋重力Etvs改正精度北大核心CSCD

针对海洋重力测量误差主要来源于重力仪的不稳定性和厄特弗斯(Etvs)效应的问题,该文提出一种与航迹线拟合和卡尔曼滤波等传统方法相比更为灵活的一种误差压制方法,通过经验模态分解(EMD)结合信号的频谱进行分频段滤波。模型实验结果显示,利用EMD去噪后的信号误差平均值为0.54%;经EMD处理后的实际船测重力测线交点差相比原始数据降低了66%~87%,其最小值为0.82mGal,最大值为2.08mGal。该文表明,EMD方法能够明显提高海洋重力的Etvs改正精度。     

航空重力测网交叉点的非遍历逼近方法

航空重力测网交叉点上的重力差值是客观评价测线测量质量的重要依据,也是调整测线之间重力场水平差异的重要途径。随着测网大型化和不规则化,测网交叉点精准、快速搜索变得至关重要。现有方法均采用缩小交叉点范围后进行逐一遍历,无法保证快速、准确搜索到所有的交叉点。本文提出的非遍历逼近方法,是通过快速逼近和微调逼近的组合进行迭代式逼近,避开逐一遍历直接快速逼近交叉点。试验表明,该方法搜索不仅适用于测点连续、均匀的常规测网,也适用于不规则、非常规测网,搜索速度较现有方法提升3～4个数量级,也远优于加拿大著名商业地球物理软件Oasis Montaj。     

计算S型海洋重力仪交叉耦合改正的测线系数修正法

提出了测线系数修正法,即在交叉点处采用平差的思想对每条测线的交叉耦合(CC)改正监视项的系数进行修正,然后采用新系数重新计算CC改正。实验结果表明,采用修正后的系数能补偿外界的动态测量条件与仪器生产厂家计算CC改正系数时设计的假设条件之间的差异对CC改正造成的影响,提高海洋重力数据处理的精度。