GT-1M 海洋重力仪与KSS31M 海洋重力仪的对比

为了检验俄罗斯、加拿大合作生产的GT-1M海洋重力仪与德国KSS31M海洋重力仪的工作性能,验证GT-1M重力数据的可靠性,将GT-1M采集的3条重力剖面与KSS31M重力仪采集的重力测网进行了对比分析。结果显示:GT01剖面与26条KSS31M重力测线的交点差均值为0.31mGal,交点差均方根为2.51mGal;GT02剖面与11条KSS31M重力测线的,交点差均值为–0.78mGal,交点差均方根为1.97mGal;全部交点差均值为–0.01mGal,均方根(RMS)为2.32mGal。GT01剖面与KSS31M测网网格化切割的剖面的变化趋势一致,重力变化幅值基本吻合,相关系数为0.98;而GT02剖面位于KSS31测网边缘,网格化切割的KSS重力剖面不能反应真实的重力场,虽然GT02剖面变化趋势一致,但相关系数仅为0.94,在相位上也明显有误差。考虑到测网位于海底地形崎岖的深水区,而且两次测量时间间隔达3a,因此GT-1M重力仪测试的结果还是基本与KSS31M重力仪吻合的,数据是可靠的。该分析结果对今后的重力测量工作有参考价值。     

KSS31M型海洋重力仪阻尼延迟时间修正后对重力测网精度的影响

对KSS31M型海洋重力仪阻尼延迟时间进行了修正,分别用修正前的110s阻尼延迟时间和修正后的60s阻尼延迟时间对南海某工区的重力数据进行了校正和处理,结果表明:用110s阻尼延迟时间对数据进行校正后得到的测量精度在平差前为1.6mGal,平差后为1.0mGal,用60s阻尼延迟时间对数据进行校正后得到的测量精度在平差前为1.4mGal,平差后为0.8mGal,平差前和平差后的测量精度均提高了0.2mGal。此结果证明了利用船只机动转向确定海洋重力仪在测量过程中的实际阻尼延迟时间方法的必要性和实际应用价值。     

KSS31M型海洋重力仪动态性能的分析

采用海上实测数据对KSS31M(SN 036)海洋重力仪的阻尼延迟时间和可靠性做了分析,提出采用船只机动转向时重力数据和定位数据、厄特渥斯值的响应时间差来确定在该海况和仪器滤波系数时重力仪的阻尼延迟时间。得到的2级海况滤波系数下的阻尼延迟时间为60 s,比厂方提供的理论值更接近实际。本方法有助于提高海洋重力测量的精度。同时重力读数与厄特渥斯值变化的相位和振幅吻合,表明KSS31M海洋重力仪具有很高的可靠性和准确性。     

海洋重力测量和KSS31型重力仪

本文重点叙述海洋重力测量的理论基础,特殊的效应和观测仪器特点,对ＫＳＳ３１型海洋重力仪作较详尽的介绍,旨在新参加此项工作的技术人员提供了一份基础资料。     

海洋重力测量数据精度分析

海洋重力测量仪器工作环境的特殊性,决定了其测量数据精度分析与检测难以方便实现。在分析一般数据处理方法的基础上,研究了海洋重力测量精度分析的特点,采用一种以重复测线不符值、测线网交叉点不符值的标准差对海洋重力测量的内符合精度进行分析,并根据重复测线、交叉点内符合精度评估方法,通过对某型海洋重力测量仪器的多次航行试验,获取了该型仪器测量数据的部分精度数据,分析结果表明该方法可以全面衡量仪器性能。     

第二章 重力场与地壳性质

(一)重力观测 海上重力观测使用两台海洋重力仪,即GSS3(No.53)和KSS31(No.22),前者为后者发生故障时的替补设备。 海上重力观测与世界重力网IGSN71相联时,采用拉柯斯特—龙贝格(LaCoste—Romberg)G型(No.480)重力仪在陆上进行测量。     

多型航空重力仪同机测试及其数据分析

介绍了运8飞机加装4型5套航空重力仪开展同机测试的整体情况,对5套重力仪所获取的重复线和测网成果数据进行了对比分析。试验结果表明,俄罗斯GT-1A航空重力仪具有最佳的综合性能技术指标,平差前测量精度为±2.45mGal;美国TAGS航空重力仪为其次,平差前测量精度为±3.9mGal;SII型船载海空重力仪可改造升级为航空重力仪,并具有与TAGS同等的综合性能技术指标;国内自主研发的SGA-WZ01捷联航空重力仪具有最佳的重复线测量精度,测网精度接近于GT-1A航空重力仪水平,平差前测量精度为±2.96mGal,另一款自主研制的GDP-1重力仪首次成功实现了航空重力测量功能,平差前测量精度为±4.52mGal。     

System Ⅱ型海洋重力仪静态观测结果与分析

根据青岛海洋地质研究所新购置System II型海洋重力仪的静态观测实验,分析了重力数据的变化情况,检测到该仪器单日记录数值较为稳定,但伴随有小于±0.1mGal左右的震荡。同时分析了该设备对固体潮的反映,静态观测重力值所展现的变化特征和周期性与固体潮相一致。鉴于其能明显反应固体潮对静态观测重力值的影响,可认为其静态观测精度优于0.2mGal。并测定了重力仪月漂值小于国家标准3mGal/月。同时比较讨论了与KSS31M型重力仪在中科院海洋研究所的静态观测数据的区别与联系。     

多型号海洋重力仪的海上比测结果分析

通过对GT-2M、KSS-31M和ZLS三种不同型号海洋重力仪开展同船环境下的同步系统测试工作,依据海洋地质调查规范要求对获得的测试结果进行预处理,在分析相同测量环境下各重力仪得到数据的空间变化特征和测线交点差的基础上,探讨其相应的技术性能和工作特点。可认为这三种不同类型重力仪的测试结果总体上差别不大,但在船只变速、转向和恶劣海况等因素影响下所表现出的技术特点有较大差异。     

KSS 31海洋重力仪配套接口子系统开发

介绍一种采用VC 语言开发成功的KSS 31型海洋重力仪导航系统适配的接口应用程序,对如何解决引进新型号设备与现有的系统(设备)集成(连接)问题有一定的借鉴作用。     

KSS 31M海洋重力仪静态观测结果及分析

根据对新型KSS 31M海洋重力仪一个多月的室内静态观测记录分析,得到的结果是：该台重力仪的静掉格呈线性,掉格率约为1mGal／month,静态观测分辨率为0．01mGal。显示该型重力仪静态漂移极小,灵敏度高,抗干扰能力强。     

Airborne Gravimetry Survey for the Marine Area of the United Arab Emirates

The Military Survey Department (MSD) of the United Arab Emirates (UAE) undertook an airborne gravity survey project for the marine area of the country in 2009, especially to strengthen the marine and coastal geoid in the near-shore regions. For the airborne gravity survey, 5 km spacing coast-parallel flight lines were planned and surveyed. These lines were supplemented by cross-lines in order to assess the quality of the airborne gravity surveys. The flight lines were extended 10 km, spacing lines further offshore. A Beech King Air 350 aircraft was used for the surveys, collecting data at a typical flight speed of 170 knots and a typical flight elevation of 900–1500 m, depending on weather conditions and topography. Gravity was measured with a ZLS-modified LaCoste and Romberg gravimeter (S-99), augmented with a Honeywell strap-down inertial navigation system unit. The estimated accuracy for the airborne gravity data is better than 2.0 mGal r.m.s., as judged from the airborne track crossovers. The new airborne gravimetry data changed the UAE coastal geoid by up to 30 cm in some regions, highlighting the importance of airborne gravity coastal surveys.     

德国GSS-2型海洋重力仪更新性改造

本文简述了我国引进的德国海洋重力仪器现状，介绍了一种新研制成功的与GSS－2型海洋重力仪探头适配的数字检测控制装置和具当代先进水平的计算机虚拟仪表终端系统，并给出了GSS－2型海洋重力仪更新性改造后的测量应用结果。     

DGS AT1M-3海洋重力仪的应用及精度评估

为了评估DGS AT1M-3海洋重力仪的精度,首先通过分割的有效重力测线进行重力异常质量的内符合精度评价,得出该海洋重力仪测量精度符合海洋调查规范要求。然后与Sandwell v23测高卫星重力异常进行比对分析,对重力异常质量进行外符合精度评价,可看出DGS测量异常与Sandwell卫星测高异常在整体变化趋势上基本一致。最后以西南印度洋断桥热液区为例,简要阐述DGS所测重力数据的有效性。通过评估,可知该海洋重力仪在动态环境下的工作性能较好,测量精度较高,为今后的海洋矿产资源勘探提供新的测量工具。     

Comparison of Satellite Altimetric Gravity and Global Geopotential Models with Shipborne Gravity in the Red Sea

The determination of high-resolution geoid for marine regions requires the integration of gravity data provided by different sources, e.g. global geopotential models, satellite altimetry, and shipborne gravimetric observations. Shipborne gravity data, acquired over a long time, comprises the short-wavelengths gravitation signal. This paper aims to produce a consistent gravity field over the Red Sea region to be used for geoid modelling. Both, the leave-one-out cross-validation and Kriging prediction techniques were chosen to ensure that the observed shipborne gravity data are consistent as well as free of gross-errors. A confidence level equivalent to 95.4% was decided to filter the observed shipborne data, while the cross-validation algorithm was repeatedly applied until the standard deviation of the residuals between the observed and estimated values are less than 1.5 mGal, which led to the elimination of about 17.7% of the shipborne gravity dataset. A comparison between the shipborne gravity data with DTU13 and SSv23.1 satellite altimetry-derived gravity models is done and reported. The corresponding results revealed that altimetry models almost have identical data content when compared one another, where the DTU13 gave better results with a mean and standard deviation of ?2.40 and 8.71 mGal, respectively. A statistical comparison has been made between different global geopotential models (GGMs) and shipborne gravity data. The Spectral Enhancement Method was applied to overcome the existing spectral gap between the GGMs and shipborne gravity data. EGM2008 manifested the best results with differences characterised with a mean of 1.35 mGal and a standard deviation of 11.11 mGal. Finally, the least-squares collocation (LSC) was implemented to combine the shipborne gravity data with DTU13 in order to create a unique and consistent gravity field over the Red Sea with no data voids. The combined data were independently tested using a total number of 95 randomly chosen shipborne gravity stations. The comparison between the extracted shipborne gravity data and DTU13 altimetry anomalies before and after applying the LSC revealed that a significant improvement is procurable from the combined dataset, in which the mean and standard deviation of the differences dropped from ?3.60 and 9.31 mGal to ?0.39 and 2.04 mGal, respectively.     

近海山体对船测重力数据的影响

在处理近海重力数据时, 近海山体对船测重力数据的影响是不能忽略的。笔者提出一种校正近海山体对船测重力数据影响的方法, 使用点元法计算近海山体对船测重力数据的影响值, 并给出其消除方法。以位于崂山邻近海域的工区为例, 通过计算崂山的影响值可知, 测点距山体距离与影响值成反比, 最大可达0.12mGal, 当距离超过20km, 影响值忽略不计。通过上述方法, 可以得到更加准确的海洋重力数据, 从而进行更加有效的地质解释。     

海洋重力仪稳定性测试与零点漂移问题

稳定性指标是海洋重力仪最重要的技术特性之一。针对国内对海洋重力仪稳定性测试与评估重视不够、数据处理过程欠规范、技术指标要求欠细化等现实问题,研究探讨了海洋重力仪稳定性测评的技术流程和数据处理方法,重点分析了环境因素和重力固体潮效应对测试结果的影响,提出了重力仪零点趋势性漂移、有色观测噪声与随机误差的分离方法,建立了比较完善的海洋重力仪稳定性评估指标体系,分析论证并进一步明确了重力仪零点漂移非线性变化的限定指标要求,为修订现行海洋重力测量作业标准提供了可靠的理论依据。