重力垂直梯度测量探测能力的正演

重力垂直梯度测量是一种探测地质构造、小地质体位置的技术,但利用该技术对地下空洞的探测还没有深入地研究.通过假定地下空洞的位置和体积,采用正演方法对重力垂直梯度测量探测地下空洞的能力进行研究,分析不同埋深及体积的人造空洞对地面重力及重力垂直梯度的影响;并利用CG-5重力仪进行了初步实验.实验表明:重力垂直梯度对浅层地下空...     

利用重力异常反演马里亚纳海沟海底地形

为了尽可能利用海面重力数据所含地形相关信息, 提升依据重力数据反演海底地形结果质量, 选择南中国海为试验海区, 详细研讨了频率域不同阶次海底地形正演恢复海面重力异常和重力异常垂直梯度在不同海底地形环境下的影响。数值分析试验结果表明, 一次项海底地形正演结果对重力信息贡献起主要作用, 随着海底地形阶次的增加, 相应阶次海底地形正演海面重力信息的幅度不断减弱; 海底地形起伏剧烈且起伏幅度较大海区, 高阶次海面重力异常和重力异常垂直梯度变化明显, 而地形平坦海区正演的海面重力信息变化微弱; 重力异常垂直梯度相比重力异常对海底地形高频部分更加敏感, 在试验海区依据海面重力数据反演海底地形过程中, 若输入数据源为重力异常, 建议顾及至二次项海底地形, 若输入数据源为重力异常垂直梯度, 建议顾及至三次项或者四次项海底地形, 从而尽可能利用海面重力数据所包含信息。     

基于Android平台的两种重力垂直梯度解算方法研究

重力垂直梯度测量在地球物理勘探中发挥着重要作用。通过测量实验,快速准确计算出重力垂直梯度值尤为重要。目前测定重力垂直梯度的方法有两种:传统测定法、同步观测法。针对重力垂直梯度测量进行需求分析,采用这两种重力垂直梯度解算原理,设计开发一款基于Android平台重力垂直梯度解算软件,其具有采集数据记录、数据处理、限差检验、精度评定和数据查询功能。最后,通过实地重力垂直梯度测量试验,对该软件进行运行性能和结果可靠性验证,并对比两种解算方法的精度。试验证明,该软件的两种解算方法都能够满足重力垂直梯度测量精度要求。     

影响相对重力测量精度因素的探讨

对影响相对重力测量精度的因素进行了分析,给出了相应的消除方法、计算公式和影响量级,并对重力垂直梯度对相对重力测量精度的影响进行了重点讨论。     

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。     

绝对重力仪研制中仪器测量高度的计算

在激光干涉绝对重力仪的研制中,每次测量落体都要自由下落7~20 cm的距离,在此过程中地表重力垂直梯度引入的误差最高可达60×10-8 m/s2。因此,需要计算出每次测量值对应的测量高度,即在该位置时,落体运动的距离内重力垂直梯度对绝对重力测量值的综合误差为零。基于对落体下落运动方程的分析,提出一了种新的绝对重力仪测量高度的计算方法。对比发现,当起始计算时间较小并接近于0（小于0.015 s）时,该算法与已有的算法结果具有较好的一致性,最大偏差不大于3 mm,梯度归算误差不大于1×10-8 m/s2（μGal）。在仪器自主研发的过程中,当起始计算时间较长（大于0.015 s）时,该算法可以更合理地计算绝对重力测量值对应的测量高度。     

GT-2A航空重力仪静态测量实验及性能分析

设计静态测量实验和升降台实验对GT-2A航空重力仪的零漂率、分辨力和尺度因子进行分析。利用GT-2A定点静态连续观测数据、相对重力仪同步观测数据和固体潮模型计算的重力固体潮数据,计算了GT-2A的零漂率。固体潮改正之前和之后的计算结果表明,采用GT-2A连续静态观测数据计算的零漂率差值最大可达7.4 μGal/h;采用施测前后校准测量数据计算零漂率引入的代表误差最大为13.7 μGal/h。以上结果表明固体潮对零漂率的确定具有较大影响。测试GT-2A观测重力固体潮的能力,通过频域分析发现幅值超过30 μGal的分潮波会对GT-2A测量结果的幅-频特征产生影响,认为GT-2A的分辨力约为30 μGal。升降台实验中利用GT-2A测定重力垂直梯度,与相对重力仪测得的重力垂直梯度比较,计算出GT-2A实验量程内观测数据的尺度因子为-0.003 4 ±0.011 6。     

西太平洋海域卫星测高重力垂直梯度分布

从地球重力场基本理论出发,推导了重力垂直梯度计算的数值积分公式,并利用由多颗测高卫星联合反演的2'×2'海洋重力异常资料,解算了西太平洋海域重力垂直梯度.将计算所得的重力异常垂直梯度与现有资料进行比较,其差值均方根为±10.08E,表明两者精度相当.此外,还对差值大小和空间分布进行了深入分析.     

矩形断层向-位错引起的空间重力变化

针对位错理论难以解释断层面之间的旋转转动的问题,该文基于子断层叠加法,利用经典点源位错理论,得出了矩形断层向-位错引起的空间重力变化。利用C++语言编制了弹性半空间中的矩形断层向-位错正演程序,模拟计算并分析了倾角为90°的矩形断层滑动和转动引起的空间重力变化的分布特征。数值模拟结果显示:断层运动引起的空间重力变化与断层的滑动和转动量大小及断层产状有关,断层滑动和转动越大,引起的地表变形范围和量值就越大;断层转动引起的重力变化大小与断层埋深成反关系,即断层埋深越大,相应的重力变化量值就越小;宏观上,矩形断层位错运动引起的重力变化呈近似对称的特征,而断层向错打破了重力变化图像的对称性。     

海底地形高次项对海面重力信息影响分析

为了尽可能利用海面重力数据所含地形相关信息,提升依据重力数据反演海底地形结果质量,选择南中国海为试验海区,详细研讨了频率域不同阶次海底地形正演恢复海面重力异常和重力异常垂直梯度在不同海底地形环境下的影响。数值分析试验结果表明,一次项海底地形正演结果对重力信息贡献起主要作用,随着海底地形阶次的增加,相应阶次海底地形正演海面重力信息的幅度不断减弱;海底地形起伏剧烈且起伏幅度较大海区,高阶次海面重力异常和重力异常垂直梯度变化明显,而地形平坦海区正演的海面重力信息变化微弱;重力异常垂直梯度相比重力异常对海底地形高频部分更加敏感,在试验海区依据海面重力数据反演海底地形过程中,若输入数据源为重力异常,建议顾及至二次项海底地形,若输入数据源为重力异常垂直梯度,建议顾及至三次项或者四次项海底地形,从而尽可能利用海面重力数据所包含信息。     

利用重力异常信息获取梯度全张量

重力位二阶梯度张量反应了重力异常的空间变化率[1],特别适合于探测或研究局部的小地质体及其细节.本文在地球外部重力场基本理论的基础上,围绕如何利用重力异常信息计算获取重力梯度张量的理论与方法展开了研究.通过实验对比,验证了重力梯度较之于重力异常更能反应细致的局部特征.     

利用重力异常数据构建重力梯度场的方法比较

为实现大范围、高精度基准重力梯度数据库的构建,考虑到重力梯度场对地形质量的敏感效应,一般利用恒密度数字高程模型来求取重力梯度值,从而忽略了地形密度变化以及水准面以下密度异常对重力梯度的影响。根据重力位理论中求解边值问题的数值应用方法,直接利用重力异常数据求取重力梯度场,弥补了密度变化和密度异常在重力梯度上的反映。根据模型算例和实测重力异常数据求取了剖面重力梯度值,结果表明,限于重力数据空间分辨率的影响,利用重力异常数据可恢复中长波段重力梯度场。该方法与地形数据求取重力梯度和卫星重力梯度测量等方法技术相结合,对重力梯度数据库的建设具有实际应用价值。     

中国大陆重力场变化及其引起的地球动力学特征

利用中国地壳运动观测网络1998-2000年间绝对重力和相对重力观测资料获得中国大陆重力场空间动态变化结果,分析研究了1998-2000年中国大陆重力场变化及其特征。     

导航用重力梯度基准图构建方法的比较研究

基准图是重力梯度辅助导航实用化研究的关键技术,由于依靠实测构造大范围基准图还需要较长时间,理论模型逼近重力梯度开始成为可行的构图方法。系统研究了一种基于自由空间异常或布格异常数据的构图方法,避免了相关研究构建梯度图时较少考虑标准测量数据,构图结果物理意义不明确和缺乏实用性的缺点。以重力归算理论推导了构图方法原理,然后用频域算法实现构图过程中两个关键计算过程,通过算例分析了构图效果。所构基准图数值、轮廓等关键特征均与实测重力梯度吻合较好,证明了该方法在重力梯度辅助导航基准图构建中的实用价值。     

利用多元回归分析反演西南印度洋区域海底地形

针对海底地形与重力异常和重力异常垂直梯度在相应频段呈现强线性相关的特点,引入多元回归分析技术,提出并详细推导了联合多元重力数据的海底地形建模方法。然后,在西南印度洋SWIR(Southwest India Ridge)所在部分海域开展了海底地形反演试验及地形地貌分析研究。试验结果表明:6种海深模型中,基于多元回归分析技术构建的海深模型(BDVG模型)检核精度最高,相较于S&S V18.1模型和ETOPO1模型精度分别提高了11.51%和57.81%左右;2000 m以上水深海域,各个海深模型的检核精度较高,相对误差波动较小,反映了深海海域具有良好的反演效果;地形起伏剧烈海域或者浅海海域,BDVG海深模型,相较于以重力异常和重力异常垂直梯度作为单一输入源建立的BDG模型和BVGG模型相对误差及相对误差波动变化较小,反映了BDVG模型拥有更好的稳定性,从而体现了联合反演的必要性和优势。Indomed FZ—Gallieni FZ上唯一轴部缺失裂谷洋脊段(27洋脊段)目前属于岩浆供应充足阶段,构造作用的海底扩张对其影响较小;同时由于对称裂离方式影响,27洋脊段沿轴南北对称分布有地形隆...     

海洋平均重力异常计算与精度估计

提出了一种简便实用的重力异常推值方法——方位距离加权中数法,给出了直接使用重力异常变化梯度作为衡量平均重力异常计算精度的尺度,并运用OSU91A模型成功地建立起重力异常变化梯度与平均重力异常计算精度的相关关系,通过此关系可对海洋平均重力异常计算精度作出比较可靠的估计。     

月球重力异常及其计算方法

从物理意义角度出发,尝试给出了合理的月球重力异常的计算方法,并且分析了其影响因素。最后得到物理意义明确的月球全球布格重力异常,并对其进行了初步的地质解释。     

利用小波变换分离俯冲带重力异常

综合应用小波多重分解法和小波多尺度边缘重构方法研究了重力异常的分离,发现该方法可以同时进行纵向和横向影响的有效分离,为复杂地区重力异常的合理分离提供了参考。在模拟实验的基础上,应用该分离方法对琉球俯冲带地区的重力异常进行了分离。在纵向分离中,提出根据重力异常和海底地形的相关性确定合适的分离尺度。在小波多尺度边缘分析中,通过选择合适的尺度范围同样可以达到分离横向重力异常的效果,而且比多尺度边缘重构方法简单。