陆态网络灵山重力基线场初值测定与数据分析

介绍了灵山重力基线重力观测情况,并对观测结果进行了分析。分析结果表明,相对重力联测成果互差优于40.0×10-8ms-2,绝对重力观测成果中误差优于5.0×10-8ms-2,重力垂直梯度观测成果中误差优于3.0×10-8ms-2,最终各点成果精度优于5.0×10-8ms-2,满足中国大陆构造环境监测网络的技术要求,可供相关项目重力仪标定使用。     

拉科斯特-隆伯格G型重力仪仪器参数的测定

本文通过对LCR-920和LCR-922两台G型重力仪在国家重力基本网和北京灵山重力基线场上进行标定,来介绍利用长基线和专用重力标定基线场测定拉科斯特-隆伯格重力仪仪器参数的基本方法。最后,结合两台仪器在北京地区的实际观测值,对其进行了线性项和周期项改正。     

重力网的分段线性动态平差

为研究重力场的时变特性,考虑到我国全国重力网布设和观测的现状,引入一种分段线性动态平差模型,用于流动重力网的平差处理。与传统静态平差模型相比,该模型可以得到更可靠的重力场变化特征。为验证模型的有效性,对我国全国重力网数据和模拟数据分别进行了动态平差和静态平差处理。结果显示,对于全国重力网数据,两种平差方法得到的重力变化率的平均差值为13.4×10~(-8)m·s~(-2)/a,最大差值达50×10~(-8) m·s~(-2)/a,且动态平差精度明显优于传统静态平差。对于模拟数据,动态平差结果中80%以上的平差值与理论值差值在1×10~(-8) m·s~(-2)/a以内,只有两个差值超过2×10~(-8)m·s~(-2)/a,而静态平差结果中只有44.4%的平差值与理论值差值在1×10~(-8) m·s~(-2)/a以内,差值超过2×10~(-8) m·s~(-2)/a的占21%。因此,本文提出的分段线性动态平差模型与传统静态平差模型相比能更有效地反映真实重力场的变化信息。     

不同固体潮改正公式及国家重力网的统一

本文讨论了不同的潮汐公式,及其引起的重力测量计算成果不一致的问题,计算了当潮汐改正公式不统一时,对我国范围内绝对重力测量、相对重力测量、重力仪长基线格值因子标定、重力仪短基线周期误差标定及物探重力控制测量成果的影响,分析了我国85重力基本网所选取的绝对重力控制点之间的一致性、控制点与我国85网相对联测平差结果的一致性、以及85网与我国一等重力控制同之间的一致性问题。最后,为统一我国重力控制测量成果提出了一些建议。     

FG5X-246绝对重力仪准确度测试

利用最新研制的一套弱力测试平台,对FG5X-246绝对重力仪观测值准确度指标进行了测试试验。通过弱力测试平台升降装置改变扰动质量体与测量点之间的距离,从而改变测量点处叠加的扰动引力场大小。通过比较FG5X-246绝对重力观测值变化量与理论扰动引力场变化量之间的差异,从而确定FG5X-246绝对重力观测值的准确度。测试结果显示当扰动质量体从1.810 4 m高度降到1.409 9m高度时,外部扰动引力场变化了48.81 μGal(1Gal=1cm/s~2),FG5X-246绝对重力仪感应到48.0 μGal的重力变化,FG5X-246绝对重力仪测量值与理论值之差为0.81 μGal。当扰动质量体从1.810 4m降到1.010 1m高度时,外部扰动引力场变化了-15.44 μGal,FG5X-246绝对重力仪感应到-16.20 μGal的重力变化,测量值与理论值之差为0.76 μGal。当扰动质量体从1.409 9 m降到1.010 1m高度时,外部扰动引力场变化了-64.20 μGal,FG5X-246绝对重力仪感应到-64.25 μGal的重力变化,测量值与理论值之差为0.05 μGal。上述测量结果表明,此次FG5X-246绝对重力仪感应到外部引力变化的误差均不超过1 μGal,即其测量值准确度优于1 μGal。     

A10-022绝对重力仪在庐山短基线的测量试验与分析

A10流动式绝对重力仪通过近几年来的改进与实用研究,已说明其观测结果的稳定性、可靠性及具有较高的测量精度。利用A10-022绝对重力仪对庐山短基线部分重力基点进行绝对重力测量,试验结果表明利用A10绝对重力仪进行室外相对重力仪格值标定场的流动绝对重力测量,是可行的,测量稳定而高效,获得的各基点重力值相互独立,没有误差积累与传递,观测结果精度较高。     

精密重力测量中相对重力仪格值系数的贝叶斯估计方法

相对重力仪的格值系数随时间会发生微小的变化,是影响精密重力测量精度的重要因素。通常需定期对相对重力仪进行专门的基线标定来评估仪器格值系数的变化。本文提出了一种利用重力观测数据进行格值系数评估的新方法,原理是利用测网中已知的多个绝对重力基准点作为先验约束,同时考虑仪器的非线性漂移变化,将格值系数作为超参数,基于贝叶斯原理和赤池贝叶斯信息准则（ABIC）估计最优值。通过对模拟数据的测试,该方法在高斯噪声和仪器非线性漂移等不确定性存在的情况下,可以获得格值系数的准确估计结果。对实测重力数据的测试表明：估计的格值系数与测量前在基线场标定的格值系数差值在5×10^-5以内;而且相较于采用标定不准确的格值系数,该方法可以获得与绝对重力测量结果差异更小的平差重力值。本文研究结果为有效提高精密重力测量的效率和精度提供了方法保障。     

陆态网络绝对重力基准的建立及应用

利用陆态网络100个基准站的首期观测数据,建立了基本覆盖我国大陆范围的高精度绝对重力基准,各基准站点值精度均小于5.0μGal/a,为相对重力联测提供了高精度起算基准点,可获得真实的相对重力联测平差结果,避免重复重力观测获得的重力场动态变化图出现畸变。成都基准台重复重力观测获得的重力变化规律表明,汶川地震前长期重力变化率达5.01±0.7μGal/a,如此大的震前重力变化很可能是由于地下物质运移引起的。联合绝对重力和GRACE卫星长期测量数据,根据二者系统偏差确定了武汉地区的地壳沉降速率,为-3.27±0.65mm/a。     

CG-5重力仪零漂改正及格值系数检测应用研究

利用分测线零漂改正方法和格值系数变化检测方法,对云南重力测区2014年两期CG-5重力仪观测数据进行了精细处理,获得了该地区重力场变化,并用绝对重力观测结果进行了验证。结果表明:(1)CG-5重力仪零漂率存在明显的随时间变化,C1169和C1170两台重力仪在第一期观测时间内呈近似线性的增大趋势,变化量达20×10~(-8) m·s~(-2)·h~(-1),第二期观测时间内则趋于稳定,经零漂改正后,观测数据联测精度明显提高;(2)C1170重力仪格值系数变化发生了明显变化,变化量约为-0.000 100;(3)经格值系数改正后,获得的重力变化结果与绝对重力观测结果更为一致,重力场变化图像更为清楚地反映了昭通-鲁甸断裂两侧的差异变化和鲁甸6.5级地震的发震背景,验证了大地震一般发生在与主要活动断裂一致的重力场变化正负转换带上这一结论,说明本文所用方法能有效消除观测数据中的系统误差,有利于真实重力场变化信息的获取。     

北京至东京、巴黎、香港首次国际重力联测评介

一九八四年四、五月间使用6台拉科斯特隆贝格(LCR-G)重力仪,在国家重力基本网1985系统(85网)与位于东京、巴黎、香港的分属于多个可靠已知重力基准系统之间,并在日本境内的若干城市间进行了高精度相对重力联测。这次联测的目的在于:1)建立外部条件以检核85网的实际精度;2)利用可靠的已知国际点对85网已知点不足的地区加强控制,并通过与85网的一并平差使85网与国际基准取得一致;3)精化LCR-G重力仪的格值函数。在23个点上所获得的约3000个观测数据参加了与85网的一并平差。计算分析表明:85网平差精度平均达土10微伽[10~(-8)ms~(-2)],外部检核精度达20微伽。网的尺度和基准可靠且与国际系统一致。北京点作为首先国际化的重力点,其重力值精确。LCR-G重力仪灵敏度与点位重力值有关;局部磁场给观测带来不可忽视的误差。本文还分析比较了有关国际重力系统的数据处理方法和计算结果,简评了1985年国家地震局与日本中川一郎教授合作进行的区域性重力测量结果。指出东京B点重力值不稳定。     

我国重力基本网若干技术问题

本文介绍我国新的国家重力基本网1985系统(新网)。新网由57个点组成,其中包括6个绝对重力点,用拉科斯特·隆贝格(LCR—G)重力仪进行相对观测,并与国外多个已知重力基准系统作了联测,共获得各类观测数据近万个。新网重力值平均中误差为±8微伽[10~(-8)ms~(-2)],经外部检核,实际精度达20微伽。1985年通过国家鉴定。经过两年来使用证明,新网达到设计要求,具有国际先进水平。本文还讨论了重力网平差、我国旧网精度及转换、LCR—G重力仪的特性和国际重力基准等问题。     

永兴岛基准站的重复绝对重力测量研究

本文主要描述了永兴岛基准站绝对重力测量的实施过程,重力值的计算原理及参数改正,重力垂直梯度测定方法、计算模型及示意图,并将永兴岛基准站历次的测量结果进行了比对分析,结果表明从1999年~2010年该站的绝对重力值整体变化趋势是减小的,变化量为16.2×10-8 m·s-2。     

中国南极长城站绝对重力基准的建立

2004~2005年南极夏季期间,我国第21次南极科学考察队利用FG5绝对重力仪在长城站两个站点(C001和C002)进行了绝对重力测量,精度在±3×10-8ms-2以内,并同时进行了重力垂直梯度测量和水平梯度测量;利用2台LCR相对重力仪在韩国站、智利机场(2点)和菲尔德斯半岛地区的山海关、盘龙山、香蕉山、半边山等7个站点进行了高精度相对重力测量,精度达±10×10-8ms-2,并进行了相对重力仪比例因子的标定,建立了我国南极长城站地区绝对重力基准。     

北斗卫星系统静态观测数据精度分析

基于卫星定位解算软件GAMIT/GLOBK 10.61版本,利用中国境内MGEX(the multi-GNSS experiment)项目测站观测的多星座数据(2017年001-200年积日)解算北斗卫星和GPS系统静态观测数据,对比分析北斗和GPS基线解算精度。结果显示,与GPS(32颗)相比,北斗卫星(14颗)的数据质量略差,北斗和GPS的基线重复性在基线长度方向精度分别为5.06 mm+12.11×10~(-9)和1.61 mm+1.63×10~(-9)。     

利用卫星双向时间频率传递确定重力位差和高程差

根据广义相对论,两地之间的重力位差导致两地之间时钟的运行速率差或频率差。反之,通过比对两地之间高精度时钟的守时速率之差或频率差,则可确定两地之间的重力位差及海拔高程差。本文选取国际度量局(BIPM)发布的5个台站2013年4月1日至21日的卫星双向时频传递(TWSTFT)数据,采用卫星双向时间频率传递技术,并基于重力频移法确定两地之间重力位差和高程差。与EGM2008模型结果的比对结果表明,重力位差和高程差的标准差分别为129.2m~2·s~(-2)和13.2m。实验结果与目前守时台站所采用原子钟的稳定度10×10~(-15)量级基本一致。迅速发展的时频技术及原子钟(光钟)精度不断提高,为利用卫星双向时间频率传递确定重力位差和高程差提供了应用空间。     

航空重力向下延拓的误差影响分析

本文从分析航空重力向下延拓过程中偶然误差和系统误差的变化特性入手,进而提出处理办法。首先,利用试验说明移去恢复法局限性,同时表明需处理系统误差和偶然误差的必要性。然后,采用理论推演和数值模拟计算分别估计了系统误差和偶然误差影响,试验结果发现:系统误差影响和偶然误差影响均与数据格网间隔、向下延拓高度呈线性关系,当格网化间隔较小和延拓高度较高时系统误差影响和偶然误差影响较大。最后,提出使用半参数模型和正则化算法的两步法估计系统误差和减弱偶然误差影响,试验结果说明两步法处理向下延拓各类误差影响优于仅用半参数模型或正则化算法的结果,在试验数据的偶然误差标准差为2×10~(-5) m/s~2、恒值系统误差3×10~(-5) m/s~2和变值系统误差标准差约1.3×10~(-5) m/s~2时,以及向下延拓高度6.3 km和格网间隔6′的条件下,两步法向下延拓结果的精度可达2.3×10~(-5) m/s~2。     

监测大区域地壳垂直形变的重复精密重力和水准测量联合平差模型

随着精密绝对和相对重力测量仪器的巨大改进及精度的极大提高，用重复精密重力测量的方法监测大区域地壳垂直形变已成为可能。与复测精密水准测量比较，它具有观测周期短、所花人力物力少、误差积累不象水准测量受大气垂直折光影响那样显著等优点，特别是在进行重复绝对重力测量的情况下能确定地壳的整体垂直位移。本文提出了两期重复重力和水准测量的三种联合平差模型，讨论了重力-高程因子的确定以及整体位移计算等问题。     

基于CORS基准站建立二等重力网

青海省连续运行参考站(QHCORS)作为二等重力点,选点符合国家现行规范的要求.以2000国家重力基本网、国家重力基本网补测与加密重力测量项目、1606工程重力基准网为起算点,利用两台CG-5型相对重力仪在QHCORS基准站上进行了二等重力测量,建立了青海省二等重力网.平差后点位重力成果精度平均中误差为18.00×10-8 ms-2,满足规范要求.     

重力仪小周期项的标定

本文详细地讨论了用基线法标定重力仪小周期(周期小于1mGal=10~(-5)ms~(-2)误差的有关问题,同时指出:按国内现有条件和现行的观测程式难以精确确定小周期误差,借以改正观测值的意义不大,甚至有时还会损害原有的观测精度。     

机场罗盘校正场磁偏角测量方法的研究

为提高罗盘校正场磁偏角和真方位角的测量精度,文中提出采用GNSS测量技术和经典方格网磁偏角测量技术相结合的方法,利用GNSS精密星历参与平差,同时采用测站基线向量直接解算真方位角的方法,可提高控制点基线的相对中误差和真方位角值的精度,避免多项误差累积.采用方格网磁偏角测量方法,可有效检核磁偏角测量中观测异常值,提高磁偏角测量的可靠性,实际建立的罗盘校正场磁偏角测量精度达到1′48″.文中方法对各类罗盘校正场的规范化建设具有积极的参考价值.