海域航空重力快速构建区域大地水准面

我国在海域开展了大规模的航空重力勘探,这些资料对构建高精度大地水准面具有重要价值.基于此,本文提出一种利用海域航空重力测量数据快速构建大地水准面的方法.该方法基于移去-恢复法思想,利用位场最小曲率方法对航空重力数据进行高精度向下延拓并获取相应的扰动位,实现航空重力测量快速构建海域大地水准面.与斯托克斯积分计算相比,采用了处理效率更高的频率域位场转换,解决了向下延拓及垂向积分时航空重力异常数据空白及扩边问题,具有较高的位场转换精度.本文应用EGM2008模拟航空重力数据进行模型验证,计算结果与其给出的水准面的精度相当;同时,也选取GRAV-D计划的航空重力数据进行实际验证,计算结果与xGEOID18B水准面模型精度基本一致.模型验证和实际应用验证了本方法的实用性.

     

Local geoid determination based on airborne gravity data

A mathematical model used for determination of a local geoid model by combining airborne gravity disturbances and the Earth Gravitational Model 2008 (EGM08) is shortly reviewed. The precision of the estimated local geoid model of Taiwan is tested by its comparison with the “real” geoid at Global Satellite Navigation Systems (GNSS)/levelling points. The same comparison at GNSS/levelling points is done for the geoid evaluated only by using EGM08. Conclusions concerning a rate of improvement of the “global” geoid from EGM08 using the “local” geoid from airborne gravity data are presented.     

航空重力数据无限脉冲响应低通数字滤波器设计与试验研究

采用巴特沃思(Butterworth)和切比雪夫(Chebyshev)逼近,设计无限脉冲响应(Infinite Impulse Response, IIR)低通数字滤波器,对GT-1A航空重力勘查系统的测量数据进行了滤波试验研究,结果表明,通过选择合适的通带和阻带衰减等滤波参数,IIR低通数字滤波器在航空重力数据的低通滤波处理中可以发挥重要作用,获得与GT-1A系统滤波结果几乎同样满意的滤波效果.     

航空重力测量数据的滤波与处理

我国首套航空重力测量系统(CHAGS)于2002年研制成功.本文设计了CHAGS观测数据的滤波处理流程,着重讨论了比力及各项改正的滤波计算方法,提出了'两步滤波法'.基于某航空重力测量实测数据,对测线重力异常的计算精度作了比较和分析,重复测线计算结果表明,CHAGS确定测线重力异常的内符合精度优于±3mGal,相应的波长分辨率为8km;与地面实测数据向上延拓数值比较表明,对于同样的波长分辨率,外部符合精度优于±4mGal.     

基于地面重力的卫星重力梯度检校方法

卫星重力梯度仪在轨检校是提高梯度模式重力卫星观测质量的关键.本文面向中国未来梯度模式重力卫星规划任务,研究提出一种基于地面重力的卫星在轨检校方法,该方法顾及卫星设计指标,从地面先验重力数据的精度、空间尺度以及卫星重力梯度仪的观测噪声等卫星检校要素开展分析研究,成功实现地面数据与卫星观测数据的比对检校.研究结果表明,在1...     

基于优选延拓的重力异常分离方法及其应用(英文)

本文在Pawlowski优选延拓思想的基础上,提出了在深源长波长信息和浅源短波长信息互不相关、延拓高度足够大的前提下,基于优选向上延拓算子的重力异常分离方法与步骤,通过分析理论模型重力异常分离算子的频率响应随不同延拓高度的变化规律,给出了估计最佳延拓高度的办法.利用本文方法对某铁矿区实际重力异常进行处理,有效地分离出了区域异常和局部异常,异常分离效果好.     

我国航空重磁勘探技术现状与发展趋势

本文概要介绍了我国航空磁力测量方法技术现状,近年来测量技术与解释方法方面的最新进展,首次介绍了我国引进国外航空重力测量系统以来的最新测量技术成果,分析了我国航空物探技术与国际上先进国家的差距,并对我国航空物探的发展趋势进行了分析与预测.     

Conditionality of inverse solutions to discretised integral equations in geoid modelling from local gravity data

The eigenvalue decomposition technique is used for analysis of conditionality of two alternative solutions for a determination of the geoid from local gravity data. The first solution is based on the standard two-step approach utilising the inverse of the Abel-Poisson integral equation (downward continuation) and consequently the Stokes/Hotine integration (gravity inversion). The second solution is based on a single integral that combines the downward continuation and the gravity inversion in one integral equation. Extreme eigenvalues and corresponding condition numbers of matrix operators are investigated to compare the stability of inverse problems of the above-mentioned computational models. To preserve a dominantly diagonal structure of the matrices for inverse solutions, the horizontal positions of the parameterised solution on the geoid and of data points are identical. The numerical experiments using real data reveal that the direct gravity inversion is numerically more stable than the downward continuation procedure in the two-step approach.     

Joint solution of leveling and gravity data in crustal deformation monitoring

ＪｏｉｎｔｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｌｅｖｅｌｉｎｇａｎｄｇｒａｖｉｔｙｄａｔａｉｎｃｒｕｓｔａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇＺＵＳＨＥＮＧＺＨＡＮＧ１）（张祖胜）ＹＵＡＮＸＩＹＡＮＧ２）（杨元喜）ＨＡＮＲＯＮＧＳＵＮ１）（孙汉荣）Ｚ...     

航空重力数据Kalman滤波平滑技术应用研究

提出一种用于航空重力数据低通滤波处理的卡尔曼(Kalman)滤波模型,采用该模型,利用Kalman最优线性平滑技术,对GT-1A航空重力勘查系统的测量数据进行了滤波试验研究,结果表明,上述模型是可行的,获得与GT-1A系统滤波结果几乎同样满意的滤波效果,二者滤波结果差值的标准偏差可达±0.2mGal.     

航空重力数据样条平滑滤波试验研究

采用B样条平滑滤波技术,对GT-1A航空重力勘查系统的测量数据进行了滤波试验研究,结果表明,通过选择合适的样条、平滑等参数,B样条平滑滤波技术在航空重力数据的低通滤波数据处理中可以发挥重要作用,获得与GT-1A系统滤波结果几乎同样满意的滤波效果,二者滤波结果差值的标准偏差可达±0.4 mGal.     

地形-均衡补偿重力、大地水准面异常频谱分析

将地形高、地球内部质量异常以及重力、大地水准面展开成球谐级数,依据岩石圈弹性挠曲均衡补偿理论建立地形—均衡补偿重力、大地水准面异常的球谐级数表达式.由此我们可以研究地形—均衡补偿重力、大地水准面异常与球谐级数阶次的关系,以及不同波长地形荷载与岩石圈挠曲补偿的关系,探讨地形—均衡补偿重力、大地水准面的频谱特性.从观测大地水准面异常和自由空气重力异常扣除地形—均衡补偿大地水准面、重力异常,可以得到均衡大地水准面异常和均衡重力异常.均衡大地水准面异常已经消除了浅层物质不均匀的影响,反映的是地球深部物质密度不均匀分布.均衡重力异常显示出中短波长特性,反映的是地壳上地幔物质分布的失衡和物质调整的动力学特征.     

High-precision gravity correction methods for loess plateau areas, a case study

黄土塬区地形起伏大,地表黄土切割剧烈。地形起伏导致黄土厚度巨大变化,由于黄土密度与下伏地层之间存在较大的密度差异,由此产生了具有一定幅值的高频重力异常,并给重力勘探资料的处理、解释带来了困难。在SHJZ构造带高精度重力勘探中,综合运用了地形校正和黄土校正技术,有效地克服了由于地形起伏和黄土厚度变化对重力勘探产生的不利影响,取得了精确的重力资料。并将该重力异常,结合其它物探资料进行综合解释,对圈定局部构造发挥了积极的作用。     

黄土塬区高精度重力勘探的校正技术

黄土塬区地形起伏大,地表黄土切割剧烈。地形起伏导致黄土厚度巨大变化,由于黄土密度与下伏地层之间存在较大的密度差异,由此产生了具有一定幅值的高频重力异常,并给重力勘探资料的处理、解释带来了困难。在SHJZ构造带高精度重力勘探中,综合运用了地形校正和黄土校正技术,有效地克服了由于地形起伏和黄土厚度变化对重力勘探产生的不利影响,取得了精确的重力资料。并将该重力异常,结合其它物探资料进行综合解释,对圈定局部构造发挥了积极的作用。     

空-地-井重力异常正则化协同密度反演方法

围绕综合利用空-地-井多源重力异常联合反演提升精度的目标,提出正则化协同密度反演方法,从而有效利用多维数据的横向和纵向变化特征提高反演精度,且无需先验信息的约束.此外,还提出利用奇异值谱和深度分辨率工具评价航空数据观测高度和层数对反演分辨率的影响.通过理论模型试验本文方法在空-地、地-井等不同情况下的应用效果,结果表明空-地-井重力异常正则化协同密度反演方法能获得更高分辨率、高精度的反演结果,且证明不同的钻孔位置对反演结果有较大的影响,从而可指导实际的空-地-井联合勘探.最后,利用文顿盐丘实际勘探数据进行空地和空地井重力数据协同反演,反演结果垂向分辨率明显优于地面观测数据反演结果,盐盖的顶面及中心埋深与前人研究和地质资料解释相吻合,验证了方法正确性及实用性,为推进我国空-地-井立体重磁勘探提供了重要的技术手段.

     

重力和重力梯度数据联合聚焦反演方法

重力数据包含较多的低频信息,重力梯度数据包含较多的高频信息,将重力数据和重力梯度数据进行联合反演得到的结果更加可信.本文基于聚焦反演方法,实现了这一过程.因为联合反演中分量种类增加,所以计算灵敏度矩阵所需要的时间增加,为此,本文提出了一种快速计算灵敏度矩阵的方法.因为联合反演对内存的要求增大,本文选择有限内存BFGS拟牛顿法求解反演问题.本文通过再加权的方法实现深度加权.文中利用单一分量的反演结果来预测异常体的埋深信息,随后将埋深信息结合到深度加权函数中,将其用于多分量组合反演计算.给出了模型试验,发现预测得到的异常体的埋深信息与其实际埋深存在偏差,但是将这一信息应用到反演计算,能够得到与真实模型一致的结果.之后,本文通过模型试验来探究重力和重力梯度联合反演的优势,发现将重力和重力梯度数据联合,能够识别出额外的噪声,反演得到的模型更加合理.但是,对于不同分量组合得到的反演结果是相近的,反演模型的提高很小.最后,将联合反演方法应用到美国路易斯安那州Vinton岩丘的实际数据中,结果显示,将重力和重力梯度数据联合反演,反演模型得到了提高,反演得到的结果与地质资料吻合.     

融合多源数据构建区域航空重力梯度扰动全张量

通过联合全球重力位模型（EGM2008）、航空重力扰动数据和剩余地形模型（RTM）数据,基于频谱域（二维FFT变换）和空间域（Stokes数值积分）算法对毛乌素测区GT-2A航空重力测量系统采集的空中测线后处理重力扰动数据进行解算,构建了该地区的航空重力梯度扰动全张量.（1）残余航空重力扰动延拓结果表明：残余航空重力扰动经向下延拓至大地水准面,再向上延拓至航空高度后与原数据差值的标准差为1.0078 mGal,考虑边缘效应后,内缩计算范围得到的差值标准差减小至0.1269 mGal.（2）基于残余重力扰动数据（原航空高度数据及向下延拓数据）,通过不同方案解算得到的梯度扰动结果表明：两种方案得到的研究区域重力梯度扰动各分量之差的最大标准差为6.4798E（Γ_yz分量）,最小标准差为2.6968E（Γ_xy分量）,内缩计算范围后得到的差值标准差最大值为1.8307E（Γ_zz分量）,最小值为0.7223E（Γ_yz分量）.本文的思路和方法可为未来我国自主构建航空重力梯度标定场提供参考.

     

基于球冠域的月球重力地形校正方法

利用卫星重力测量资料研究地球、月球与火星等星体的内部构造时,需要进行重力地形校正,计算全球布格重力异常,而在球坐标中实现地形校正计算是一种有效的途径.本文提出球坐标系中的球冠域地形校正计算方法,给出了该方法涉及的球坐标系之间坐标转换方法和球冠域内地形模型重构方法,并进行理论验证．作者利用嫦娥一号激光测高数据对月球重力进行地形校正,获得了月球全球布格重力异常,并与球坐标系中Tesseroid 单元体地形校正方法对比,分析了球冠域地形校正方法的计算精度、空间分辨率及其优缺点．     

重力球面外部校正技术

山区重力勘探中，重力外部校正是重力勘探料处理和解释的前提，其内容包括地形校正、中间层校正等。本文在分析常规外部校正方法的基础上，提出了一套适合于山区重力勘探的球面地形校正及有限球壳中间层校正方法，并严格推出了球面地形校正公式。对中国南方ZJJ地区重力资料处理结果表明，该方法提高了地形校正的精度，使山区重力资料品质达到或接近平原区的水平。     

航空重力测量研究进展

近十几年来,航空重力测量技术的研究和应用日趋活跃,业已成为地球重力场研究中最为热门的领域之一．航空重力测量可分为航空标量重力测量、航空矢量重力测量和航空梯度重力测量．本文概述了航空标量重力测量的研究现状及发展动态,传统航空重力测量系统的改进,新型系统方案的研究,从GPS中导出加速度的理论和方法．滤波和估算方法及航空重力数据的应用等五个方面的重要研究成果．文中最后介绍了我国自行研制的航空重力测量系统的概况。