利用TCMSSGO方法拟合长时间中断重力数据

采用合理有效方法对重力观测数据中长时间中断进行准确插值,是获取高精度连续重力数据的重要手段之一。以选择超导重力数据为实例,用TCMSSGO方法对中断进行插值。主要研究成果包括:1以3 d连续重力观测数据为基础,分别前后插值20 d,拟合值与实际观测数据残差在μGal量级;2若3 d连续重力观测数据是大潮时观测的,拟合重力数据与实际观测数据残差的标准差为0.906 3μGal;若3 d连续重力观测数据是小潮时观测的,拟合重力数据误差为0.999 7μGal;3 TCMSSGO方法可以有效应用于拉萨超导重力台站长时间中断数据的插值。     

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Surfer8.0软件对重力异常数据格网化方法的研究

一、前言 平均重力异常是地球重力场的基本数据，用途十分广泛。在垂线偏差、高程异常、扰动重力等的计算中都要用到平均重力异常数据。高分辨率的平均重力异常数据是求解高精度、高分辨率的垂线偏差、高程异常、扰动重力数据的基本保障。但是，对于一些地形比较复杂、重力实测点稀疏的地区，需要对实测的数据进行一定的处理以满足高分辨率重力异常数据的要求。     

Legendre多项式神经网络在重力数据插值中的应用

当前重力背景场构建所需的高精度、高分辨率重力数据,已可通过多种方式获取。神经网络与重力场结合的研究方兴未艾,考虑到神经网络使用的特点,其适用于重力数据处理的插值拟合过程。本文针对重力离散数据格网化插值过程精度降低的问题,提出一种基于正交多项式神经网络对重力数据进行插值的新方法。勒让德多项式神经网络(LPNN)模型具有复杂非线性映射能力,能够对重力数据推估建模,但由于其单层结构,LPNN的计算复杂度低。通过与现有方法进行比较,本文方法获得结果的准确性和可靠性,最后在中国南海实验区域上进行高精度重力数据插值成图,进一步验证了方法的可行性。     

利用局部重力数据改进重力场模型

本文系统论述了利用局部重力数据对已知重力场模型位系数加以改进的理论和方法，问题的实质是重力异常和位系数两类数据的综合利用，文中给出了联合平差和局部积分改进两种方法，重点讨论了局部积分改进的位系数改正数的谱权综合法，并给出了数值试验结果。     

地球外部扰动引力场确定的数据空间分布结构

在对各类平均重力异常的谱特征分析的基础上，通过对积分区外高频谱误差的估计，给出了在一定精度指标下各类平均重力异常数据积分区的分布；提出了一种反映局部重力场特征的重力异常阶方差模型。讨论了平均重力异常的重点力布设。本文研究的主题虽然是空中扰动引力确定的数据结构问题，但对于地面上的高程异常和垂线偏差确定具有相类似的参考作用。     

高程异常控制网中利用重力数据进行推估的精度评定

在高程异常的控制网中，如我国的天文（重力）水准网，ＧＰＳ水准网等，研究了基于控制点上的已知高程异常值，利用重力资料，采用“移去－恢复”技术，推估该控制网中内插点的高程异常的方法。本文讨论了这一推估高程异常的精度和高程异常控制网及重力数据的分辨率、精度的关系，并结合我国实际情况给出了试算结果。     

基于MapX控件技术的自动化重力粗差探测

重力数据作为研究地球重力场的基础数据,应用十分广泛,其数据质量的优劣直接影响着应用结果的好坏,本文介绍了布格异常重力粗差探测方法,利用数据库和Map X控件技术实现自动化粗差探测,采用粗差剔除后的重力数据得到了我国高精度的垂线偏差、高程异常模型,证明了该方法的正确性。     

航空重力测量对飞机定位数据的精度要求

差分动态ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）定位系统的发展给航空重力测量的研究活动注入了新的活力。本文依据我国目前航空重力测量的总体技术指标，讨论了航空重力测量对ＧＰＳ数据的精度要求，并与目前ＧＰＳ所能达到的精度作了比较，结果表明：ＧＰＳ已能基本满足航空重力测量所需的精度要求，但为精确确定垂直扰动加速度必须结合应用高质量的数字滤波器。     

水文气象因素对中国北疆流动重力变化的影响

水文气象因素引起的重力变化是影响地震重力变化成果解释的重要因素。以中国北疆地区为研究区域,借助全球陆地数据同化系统（global land data assimilation systems,GLDAS）全球水文模型数据、大气模型数据,计算2016-01—2017-12时段内水文气象因素对研究区域的重力影响。计算结果表明,陆地水影响的年变化为1.3 μGal,两期陆地水影响空间分布的差异低于1 μGal;大气影响的年变化为8 μGal,两期大气影响空间分布的差异达到6 μGal。利用2016-04、2016-08和2017-06三期流动重力测量数据,对比扣除水文气象因素前后的重力变化,可以看出,在中国北疆流动重力数据处理中,大尺度水文因素可以不予考虑,气象因素应予考虑。同时,为更好分析流动重力变化,建议流动重力测量过程中同时开展测点附近的土壤湿度、大气气压等观测。     

卫星测高与船载重力测量数据融合的点质量拟合法

以拟合方差最小为准则,通过点质量法拟合船载重力测量数据,得到点质量大小、埋深等参数。回避点质量法数值求解的不稳定性问题,借鉴移去-恢复技术的思路,利用该参数计算船载重力测量点上的重力异常,并将其在测线上的重力异常中扣除,计算出船载重力残差值。以点质量大小、埋深等参数计算卫星测高重力格网点上重力异常,同样得到测高重力残差值。采用加权最小曲率格网化方法,将船载重力残差值与测高重力残差值格网化,进而恢复由点质量大小、埋深等参数计算格网点处的重力异常,实现卫星测高与船载重力测量数据融合。经国际船载重力测量数据检核,融合后的模型较国际船载重力测量数据的平均偏差在1~2 mGal（1 Gal=1×10^-2 m/s²）,标准差约为4 mGal。本文的研究方法可为陆地、海岸带区域的多种重力数据的融合、航空重力及卫星重力的向下延拓等问题提供参考。     

超导重力数据检测到的2011年日本东北大地震(Mw 9.0)震前重力异常及同震重力变化

高精度的超导重力数据已广泛应用于地球动力学的研究,对大地震前重力异常和同震重力变化的探测有助于震源机制和地震预警的研究,同时高精度的同震观测数据可用于断层滑动模型的反演。本文利用日本、中国及欧洲7个超导台站2011年3月的秒采样数据研究日本东北大地震（M_w 9.0）产生的重力变化,经潮汐、气压、漂移等预处理改正后,得到改正后的重力变化。对比同时段日本岛附近发生的2861次M_b≥4级地震,分析滤波后的重力变化数据,排除非主震的影响,发现0.12 Hz≤f≤0.18 Hz频段显示了明显的震前重力异常扰动信息,所有台站在震前89 h均开始出现重力异常扰动,Medicina站的震前最大异常扰动振幅达到28×10^-8 m/s²。另外,利用球形位错理论及地震的CMT解计算得到的地表同震重力变化理论值与超导重力观测值非常接近,同震重力变化绝对值与震中距成反比,近场站点的观测值比远场站点更接近于理论计算值,前者可作为断层反演的约束条件。     

由地面重力数据确定扰动位径向二阶梯度

提出利用地面重力异常数据计算地面扰动位径向二阶梯度，将该梯度的积分表达式转换为卷形式的谱表达式，便于应用ＦＦＴ／ＦＨＴ技术进行快速计算。     

外空扰动重力计算中的截断误差

给出了由地面重力数据计算外空扰动重力矢量的公式,并根据Wong and Gore截断理论给出了外区重力异常对计算点影响的公式.根据外空扰动重力与地面数据分辨率及其覆盖范围之间的关系,将重力异常分成不同频段、不同分辨率,分别计算了截断误差.利用全球重力位模型,计算出不同频段的截断误差,并给出了各频段相应的积分半径.对于模拟和检验航空矢量重力数据有一定的参考价值.     

融合多源重力数据构建局部高阶重力场模型

针对利用带限型径向基函数,融合航空和地面重力数据构建高阶地球重力场模型时,航空、地面重力数据的频谱信息不一致问题,该文提出残差与先验精度比较分析法,确定出了研究区域航空数据的最佳频谱范围.结果 表明:航空重力数据系统性偏差及其径向基函数展开阶次不当可分别导致±0.019m和±0.007 m的建模误差.基于此,构建了局部区域6000阶的径向基函数融合地球重力场模型CBFM2020.通过与GPS/水准数据比较,CBFM2020的精度比EGM2008、USGG2012以及仅由地面数据得到的重力场模型均有所提高.模型建立过程中航空重力数据未进行向下延拓,而是直接在原始高度与地面数据进行融合,可为局部地区高阶重力场模型的构建提供一定参考.     

重力辅助惯性导航中重力归算的垂直梯度计算

重力辅助惯性导航技术是利用地球物理特征信息数据—重力来完成水下运动载体的辅助导航与定位。为了实现水下运动载体上重力传感器输出的实测重力信息与重力数据库中存储的重力信息之间的匹配,首先必须将这两类数据归算到一个平面。本文研究分析了重力归算中重力垂直梯度求解的各种方法;探讨了不同数值积分区域对扰动重力垂直梯度精度的影响;并通过计算分析,提出了可以直接以重力异常垂直梯度代替扰动重力垂直梯度来求取重力垂直梯度。     

日本新国家重力基准网重建

自８０年开始,日本国土地理院着手新的国家重力基准网重建工作,包括了基准重力点的绝对重力值测定及补偿全国各级水准的相对重力测定,并获得取了大量的数据。在对重力测定和相对重力测定的数据进行统一解算,重力异常解算的基础上建立了新的国家重力基准网１９９６。该网精度比一贯使用的原因写生是力基准网提高了１个数量级。     

GPS水准、天文重力水准与重力大地水准面多种数据联合处理的研究

针对我国大地水准面的研究状况，提出了在国家ＧＰＳＢ级网完成之后，利用ＧＰＳ水准、天文重力水准与重力大地水准面３类数据确定我国高精度大地水准面的理论和方法。分析了３类数据的误差传播规律，给出了联合平差模型，并用一模拟网进行了试算     

多源重力场信息融合处理方法

针对如何有效融合陆海交界区域不同分辨率的多源重力数据,本文重点研究了最小二乘配置、多分辨率最小二乘配置和点质量建模理论的数据融合处理方法。通过对实验区的多源观测数据融合处理,结果表明,3种融合方法反演的陆地重力异常数据的外符合精度在3×10-5m.s-2左右。多分辨率最小二乘配置和基于点质量理论的多源重力信息融合处理方法,能够达到有效融合各种分辨率数据的目的。     

海空重力测量数据处理关键技术研究

正海空重力测量是以舰船或飞机为载体,应用重力仪(或加速度计)测定海面或近地空中重力加速度的重力测量方法,是目前获取地球重力场中高频信息的两种主要技术手段。本文主要围绕海空重力测量运动载体精密定位、动态环境效应改正、数据滤波、误差分析处理与精度评估、航空重力数据向下延拓及多源数据融合处理等关键技术,开展分析论证、技术攻关和试验验证。论文的主要工作及创新如下:(1)研究了海空重力测量观测模型,完善了航空重力