区域高阶重力场模型与青藏地区局部位系数模型

根据当今全球模型研究的Ｍｏｌｏｄｅｎｓｋｙ理论,推导了相应的区域高阶重力场模型系数修正公式．考虑了球近似边值条件引起的各种偏差,使用了椭球坐标系,按椭球调和展开．并利用中国青藏地区地面重力资料对原始全球模型ＯＳＵ９１Ａ１Ｆ的高阶部分系数进行修正,获得该地区的局部重力场模型ＱＺ９３Ｇ（完整到３６０阶）,它对实测平均重力异常的恢复精度为±１１．８×１０－５ｍ／ｓ２．     

360阶地球重力场模型DQM94A及其精度分析

介绍了适用于中国地区的３６０阶地球重力场模型ＤＱＭ９４Ａ．精度分析结果表明，应用局部积分改进的谱权综合法计算的３６０阶地球重力场模型ＤＱＭ９４Ａ，在表示中国境外地球重力场时，与用改进的基本模型ＯＳＵ９１Ａ精度相当；表示中国及其周边地区地球重力场的精度如下，用模型计算的３０＇×３０＇和１°×１°平均重力异常与相应实测结果较差的均方根基分别为±９．３０×１０^－５ｍ／ｓ２和±７．６５×１０^－５ｍ／ｓ２，在中国３７个ＧＰＳ点上，由ＤＱＭ９４Ａ计算的大地水准面高的精度为±０．８８ｍ．     

GRACE/GOCE扩展重力场模型确定我国1985高程基准重力位的精度分析

高精度高程基准重力位的确定往往依赖于高精度全球重力场模型,其对全球和区域高程基准的高精度统一非常关键,GRACE、GOCE卫星重力计划极大地提高了全球重力场模型中长波的精度.本文首先对GRACE/GOCE卫星重力场模型的内符合和外符合精度进行讨论分析,结果说明卫星重力模型的截断误差影响可达到分米级水平,在确定高程基准重力位时该影响不可忽略.利用EGM2008模型扩展GRACE/GOCE卫星重力场模型至2190阶,可有效减弱卫星重力模型的截断误差影响,但不同模型扩展时的最优拼接阶次不同,其中DIR-1、DIR-5模型对应的最优拼接阶次分别为180阶和220阶,以GPS水准数据检验,扩展模型在中国区域的精度均优于18 cm.最后,基于最优拼接阶次获得的扩展重力场模型对我国1985高程基准重力位进行了估计,DIR-5和TIM-5模型对应数值分别为62636853.47 m²·s^-2和62636853.49 m²·s^-2,精度均为1.51 m²·s^-2;发现在中国区域模型大地水准面与GPS/水准数据的差值存在微弱的系统性倾斜,东西向倾斜约为9 cm,南北向倾斜约为1.4 cm,考虑倾斜改正后基于DIR-5和TIM-5模型估计我国1985高程基准重力位的精度提高了0.16 m²·s^-2.

     

地球膨胀构造动力物理模拟的相似性研究

按照地球膨胀学说进行全球构造动力物理模拟的相似性研究，得到了膨胀地球岩石层弹性球壳力学模型的方程分析相似准则和地幔物质沿膨胀裂谷通道上涌流动的方程分析相似准则．按照各相似准则的约束，计算得到了满足与膨胀地球原型相似的模型参数：膨胀初始半径为０．４６ｍ；原始岩石层的厚度、密度分别为３×１０^－３ｍ和（１．２－１．８）×１０ｋｇ／ｍ^３，其强度为１０^４Ｐａ；原始地球膨胀内压为４．２５×１０^４Ｐａ；原始地表重力为－１．２５×１０^－２Ｎ／ｋｇ；上涌物质密度、粘度分别为１．２×１０^２ｋｇ／ｍ^３和２×１０^２Ｐａ·ｓ；原始地幔物质上涌厚度、速度和加速度分别为２．５×１０^－２ｍ，２．０×１０^－３ｍ／ｓ和３×１０^２ｍ／s²．由此表明材料物性等条件能够较好地满足原型要求的模型条件．     

青藏高原东北缘ALOS AW3D30高程模型和EIGEN-6C4自由空气重力异常模型精度分析

利用EGM96全球重力场模型对ALOS AW3D30全球数字高程模型的高程系统进行转换,结合实测GNSS数据,分析ALOS AW3D30模型在青藏高原东北缘地区的精度。利用实测重力数据计算青藏高原东北缘地区的自由空气异常,并与EGIEN-6C4自由空气异常模型进行对比,分析其精度。结果表明：青藏高原东北缘地区ALOS AW3D30模型与264个GNSS测点的差异标准差为3.4 m,该地区ALOS AW3D30精度优于4 m;青藏高原东北缘地区自由空气重力异常整体呈负值,局部为正值,变化范围为-177×10^-5～166×10^-5 m·s^-2,实测重力异常与模型结果空间分布基本一致,存在局部差异;EIGEN-6C4自由空气重力异常变化范围为-163×10^-5～142×10^-5 m·s^-2,实测结果与模型结果差异为-119×10^-5～63×10^-5 m·s^-2,平均值为-20×10^-5<...     

多网重力数据联合平差和系统误差改正

华北地区现行的地震重力监测网由于独立联测, 自成体系, 绝对控制点较少, 获得的重力场动态变化图像在绝对控制较弱的地区会产生畸变, 也不能有效的消除仪器标定系统所引起的测量误差。 本文以华北大网作为控制网, 结合绝对重力点进行联合平差计算, 使各省区地震重力监测网平差精度提高了(0~4)×10^-8 m/s², 平差起算基准相统一, 绝对控制较弱的地区畸变减小。 采用相关系数检验法, 对华北地区各省区地震重力监测网2010年二期重力平差计算结果进行检验, 部分重力点位系统误差高达60×10^-8 m/s², 经过系统误差改正后, 重力场动态变化趋于一致。 经过各项改正后, 华北地区2010年重力场动态差分图像对地震前兆具有更好的反映。     

三峡水库的建立对库区地球重力场及地壳形变的影响

作为人造工程的三峡水库的建立，使得库区水体聚集，地球质量重新分布，将使地壳的物理结构以及局部地球重力场发生变化．针对上述问题，对库区的水准面、点绝对重力值、垂线方向和高程、高程基准面等的重力场变化以及地壳形变进行了研究．主要结果是：当蓄水水位达到峰值１７５ｍ（坝高）时，大地水准面有２．２３－１１．２ｍｍ的变化，点重力值有（０．８３－４．６）×１０^－５ｍｓ^－２的变化，垂线偏差的变化分别为－０．６２＂－６．５０＂（南北方向）和－６．４２＂－１．３４＂（东西方向）地壳的形变量为１．３２－６．６５ｍｍ，这些变化将引起测区的高程产生３．５５－１７．８４ｍｍ的变化．因此，原有库区及其附近的测量资料（包括水准、天文、重力等）必须审慎使用，并应建立库区形变监测网，对地壳形变、地震、滑坡、大坝变形等进行监测．     

新近月球重力场模型与地形模型的局部导纳和相关性分析

本文利用三个高阶重力场模型LP150Q、GLGM-3和SGM150j以及嫦娥地形模型CLTM-s01,在频率域内使用固定窗口的方法,研究了不同重力场模型的重力/地形局部导纳谱与局部相关谱的全球分布,以及典型质量瘤盆地重力/地形局部导纳谱与局部相关谱分布的特征.结果表明:加入远月面重力场信息有助于增强重力场模型在中高频段的信号强度;三个重力场模型LP150Q、GLGM-3和SGM150j均适合于作近月面重力/地形局部导纳与局部相关性的分析和近月面地球物理参数的估计;重力场模型LP150Q和GLGM-3较适合作远月面大范围的研究,不适合于作远月面重力/地形局部导纳谱与局部相关谱的分析以及作远月面局部区域地球物理参数的估计,SGM150j较适合于作远月面局部区域地球物理参数的估计;近月面大型质量瘤盆地异常质量的尺度比远月面质量瘤盆地异常质量的大,而深度也比远月面的深.     

地球外部扰动重力严密改化模型及分析检验

直接积分模型是计算地球外部扰动重力的主要数学工具,将全球积分模型改化为局域积分模型是实现地球外部重力场赋值的前提条件.相比表层积分模型和向上延拓积分模型,Stokes积分模型要求的输入信息种类最少,故在减轻数据保障压力方面具有比较明显的优势.在实施Stokes积分模型工程化应用过程中,我们发现扰动重力径向分量积分模型从地球外部逼近边界面时存在比较严重的数值不连续性问题,本文研究并指出了存在该问题的内在原因,同时提出了保持该模型连续性的修正方法;针对三分量计算模型存在的积分奇异性问题和传统改化方法存在的理论缺陷,提出综合采用移去恢复运算和积分恒等式转换技术,同时依据实测数据保障条件,分步实施扰动重力三分量全球积分模型改化的技术流程和方法,推出了三分量积分模型的分步改化公式,提出了补偿传统改化模型缺陷的修正公式.以超高阶地球位模型EGM2008作为检核参考位场,开展模型对比计算数值试验,分别对本文推出的扰动重力三分量不同阶段改化模型的计算精度进行了分析检验和评估,验证了采用严密改化模型的必要性和有效性.

     

海域流动点外部扰动引力无奇异计算模型

针对海域重力场变化特征和远程飞行器机动发射保障应用需求,本文分析研究了地球外部空间扰动引力三类传统计算模型的技术特点及其适用性,指出了采用表层法作为海域流动点扰动引力计算模型的合理性及需要解决的关键问题,分析论证了空中扰动引力计算对地面观测数据的分辨率和精度要求,提出通过引入局部积分域恒等式变换、局域泰勒级数展开和非网格点内插方法,消除表层法计算模型积分奇异性固有缺陷的研究思路,进而推出了适合于海域流动点应用的扰动引力无奇异计算模型,较好地满足了全海域和全高度段对局部扰动重力场快速赋值的实际需求.以超高阶全球位模型EGM2008作为标准场,通过数值计算验证了无奇异计算模型的可行性和有效性,在重力场变化比较剧烈的海沟区,该模型的计算精度优于2×10^-5m·s^-2.

     

旋转弹性椭球地球模型的固体潮理论值计算

根据Wahr 1981年提出的理论,导出了计算旋转弹性地球模型的重力固体潮、地倾斜固体潮和地面应变固体潮的公式,并在此基础上编写出相应的计算程序.为了显示旋转和扁度对地球模型的重力固体潮、地倾斜固体潮和地面应变固体潮的影响,计算了东经120相似文献   

东北地区重力均衡异常特征的初步研究

本文利用地面实测重力资料和地形高程资料,采用普拉特-海福特(Pratt-ttayford)重力均衡理论模型,取1°×1°方格网,通过使用现成改正表格查取改正值与个别计算点用理论公式计算作校核的方法,计算了我国东北地区75个计算点的均衡重力异常值;并对局部第四系覆盖较厚地区作了第四系密度改正;在此基础上,构制了我国东北N39°—49°,E121°—131°大部分地区的均衡重力异常图;结合区域布格重力异常和区域空间重力异常特征以及莫霍界面的起伏特点作了对比分析和讨论     

重、磁场三维傅里叶变换的若干问题

本文利用极限变换的概念,推导了质点的重力位及偶极子的磁位的三维傅里叶变换。在这个基础上,推导了任意形状物体的重、磁场的三维傅里叶变换的一般表达式。根据这些式子,讨论了文[1]中由三维谱求二维谱存在的问题,即对三维谱而言,不存在u²+v²+w²=0。     

GEM10B地球模型全球自由空气重力异常场及勒让德函数计算的研究

本文给出了GEM 10 B地球重力模型2-36阶、2-12阶以及13-36阶等三幅全球自由空气重力异常图.在2-12阶和2-36阶重力图中,全球重力异常呈现出双层环状结构特征.内环是环绕太平洋地区的正异常带,外环是紧密包围着环太平洋正异常带的巨大负异常带.在13-36阶重力图中,全球大洋海岭地区几乎全部呈低幅值（0-10mGal）正异常. 本文分析了利用递推公式计算勒让德函数的稳定性问题,给出一组适合计算机运用的完全正规化缔合勒让德函数计算公式.采用该组公式计算（双精度运算）的完全正规化缔合勒让德函数值在θ≥1°,L≤300阶时,其ε_L误差小于10^-13. 为了解决对高阶勒让德函数值计算精度的估计问题,本文提出以完全正规化缔合勒让德函数的σ_l=1性质为基础的σ_L函数精度判定法.该方法简便易行.     

不完全阶次球谐位系数模型的研究

利用局部重力资料确定不完全阶次位系数模型的方法进行研究．首先根据Molodensky边值问题的数学理论和函数展为级数式的一般原理,论述了方法在理论上的正确性;然后根据模型结构,提出了位系数补偿因子,并给出其确定的原则及计算公式;接着构制一个适合局部区域的不完全阶次的高阶位系数模型的方法进行探讨;最后对其精度进行检验．结果显示局部区域2160阶不完全阶次模型对实测垂线偏差二分量的恢复精度分别为±2．56s和±2．61s．     

2013年四川芦山Ms7.0地震前的重力变化

利用川西地区2010-2012年期间的流动重力观测资料,系统分析了区域重力场变化及其与2013年4月20日四川芦山7.0级地震发生的关系.结果主要表明:①区域重力场异常变化与北东向龙门山断裂带南段和北北西向马尔康断裂带在空间上关系密切,反映沿该两断裂带(段)在2010-2012年期间发生了引起地表重力变化效应的构造活动或变形.②芦山7.0级地震前,测区内出现了较大空间范围的区域性重力异常,而震源区附近产生了局部重力异常,沿龙门山断裂带南段形成了重力变化高梯度带,其中,宝兴、天全、康定、泸定、石棉一带重力差异变化达100×10^-8m·s^-2以上;这些可能反映芦山地震前,区域及震源区附近均产生与该地震孕育、发生有关的构造运动或应力增强作用.③重力场差分动态演化图像和重力场累积变化动态图像均反映芦山7.0级地震孕育过程的最后2~3年出现较显著的流动重力异常变化,可视为该地震的中期前兆信息;本文第一作者等也曾基于该流动重力异常变化在芦山7.0级地震前做过一定程度的中期预测,尤其是地点预测.本文的例子再次证明流动重力观测能较好地捕捉到强震孕育发生过程中,特别是该过程最后阶段的重力异常变化信息.因此,区域流动重力场观测对未来强震的中-长期预测,尤其是在发震地点的判定上具有优势.     

Comparison of global geopotential models from the champ and grace missions for regional geoid modelling in Turkey

The continuous efforts on establishment and modernization of the geodetic control in Turkey include a number of regional geoid models that have been determined since 1976. The recently released gravimetric Geoid of Turkey, TG03, is used in geodetic applications where GPS-heights need to be converted to the local vertical datum. To reach a regional geoid model with improved accuracy, the selection of the appropriate global geopotential model is of primary importance. This study assesses the performance of a number of recent satellite-only and combined global geopotential models (GGMs) derived from CHAMP and GRACE missions’ data in comparison to the older EGM96 model, which is the underlying reference model for TG03. In this respect, gravity anomalies and geoid heights from the global geopotential models were compared with terrestrial gravity data and low-pass filtered GPS/levelling data, respectively. Also, five new gravimetric geoid models, computed by the Fast Fourier Transform technique using terrestrial gravity data and the geopotential models, were validated at the GPS/levelling benchmarks. The findings were also compared with the validation results of the TG03 model. The tests showed that as it was expected any of the high-degree combined models (EIGEN-CG03C, EIGEN-GL04C, EGM96) can be employed for determining the gravity anomalies over Turkey. In the west of Turkey, EGM96 and EIGEN-CHAMP03S fit the GPS/levelling surface better. However, all the tested GGMs revealed equal performance when they were employed in gravimetric geoid modelling after de-trending the gravimetric geoid model with corrector surface fitting. The new geoid models have improved accuracy (after fit) compared to TG03.     

不完全阶次球谐位系数模型的研究

利用局部重力资料确定不完全阶次位系数模型的方法进行研究．首先根据Molodensky边值问题的数学理论和函数展为级数式的一般原理,论述了方法在理论上的正确性;然后根据模型结构,提出了位系数补偿因子,并给出其确定的原则及计算公式;接着构制一个适合局部区域的不完全阶次的高阶位系数模型的方法进行探讨;最后对其精度进行检验．结果显示局部区域2160阶不完全阶次模型对实测垂线偏差二分量的恢复精度分别为±2．56s和±2．61s．     

海洋潮汐对重力潮汐观测的影响

本文论述了海潮对重力固体潮观测的影响,把整个褶积计算分为近洋区及远洋区两部分,其中近洋区采用格林函数进行数值积分的方法,远洋区则利用全球海潮潮高的球函数展开式。着重讨论了远洋区的实施方案,导出了必要的工作公式,并就加速远洋区级数收敛问题作了探讨。利用导得的公式,计算了M₂海洋潮波对中国境内重力观测的影响。