精化大地水准面的一种间接方法——异常及其梯度在其中的应用

随着GPS/水准及全球重力测量的加密和扩展,获取高精度的似大地水准面或高程异常(ξ)已比较容易,如何进一步研究它和大地水准面或大地水准面高(N)之间的关系(即所谓间接的方法)使大地水准面得到精化,这就是本文的目的,文中对已推导的公式在模型作了验证,对如何利用地形等数据确定扰动重力垂直梯度也作了研究,结果表明:在海拔4000 m的高山地区,当似大地水准面的精度达到cm级时,大地水准面的精度也与之比较接近.     

基于方差分量估计的局部似大地水准面精化拟合模型

局部似大地水准面精化中需要进行GPS水准与重力两种水准面的拟合,其中两种观测量精度的权比确定是关键问题,本文提出基于方差分量估计的方法解决这一问题.根据此思路,文中还利用某给定区域的实际资料,对常用的几种似大地水准面拟合方法——多项式拟合、多面函数拟合以及曲面样条插值的函数模型按不等权拟合似大地水准面进行试验.通过某3...     

华北地区大地水准面起伏及其构造意义

利用ＧＰＳ水准对几个重力场模型计划的大地水准面进行了检验。利用ＷＤＭ９４模型编制了华北地区不同阶次的大地水准面起伏图,讨论了大地水准面起伏和该地区构造横向不均匀性的关系。结果显示：华北地区大地水准面由东向西逐渐降低,总体形态和本区地壳厚度呈镜像关系,且具有明显的分区特征;大地水准面的梯度带和本区３种不同地形的分界带（华北平原,太行山区,鄂尔多斯块体）一致,其中１１５°（Ｅ）分界带和我国东部的主要地     

基于有限元方法的陆海大地水准面衔接

大陆上用重力数据和GPS水准数据确定(似)大地水准面,海洋上用卫星测高数据确定(似)大地水准面.由于沿海地区和近岸海域往往缺少完好的重力数据,近岸海域卫星测高数据质量相对较差,两类大地水准面在陆海相接区域精度偏低且存在拼合差.纯几何方法拟合陆海局部区域大地水准面,不能顾及大地水准面的物理特性,拟合结果不稳定.顾及到大地水准面的物理特性,依据其在局部所应满足的数学物理方程,拟合陆海局部区域大地水准面问题,转化为Laplace第一边值问题.讨论了有限元法衔接陆海局部区域大地水准面的数学思想,给出了相应的数学模型.     

应用GPS/重力数据确定(似)大地水准面

作为GPS/重力边值问题理论及方法的应用,本文在对GPS/重力方法确定（似）大地水准面的原理进行简要介绍与分析的基础上,利用收集到的N区的702个GPS重力数据以及52个高精度的GPS水准数据,计算出该区域的似大地水准面. 通过拟合法和系统差直接改正法进行的精度分析表明,应用GPS/水准方法确定的该地区似大地水准面的精度达到厘米级.     

试论地形在我国大地水准面精化中的作用

与地形(水深)以及相应的均衡补偿相联系的质量是引起重力变化的主要原因,尤其是短波长变化,此时直接地或间接地考虑地形影响都是必要的。因此,本文综合国内外有关资料全面论述了地形在我国未来大地水准面精化中的作用。最后指出,GPS与经典水准测量的结合将会大幅度提高我国大地水准面的精度,如果在广大地区辅以高分辨率的数字地面模型DTM,我国未来大地水准面将跨越米级,有可能达到分米级或厘米级。     

略论重力在建立全球垂直基准中的作用

全球垂直基准与地球科学一全球变化的关系甚为密切,至于重力在其中的作用似乎应该到到进一步重视。为此,介绍了重力在确定高程,精化大地水准面中的作用和现状,研究和讨论了重力大地水准面的误差及可能达到的精度,阐明了精确确定Ｗ０,Ｕ０以及研究了重力场随时间变化在ＧＶＤ中的作用。     

联合多代卫星测高和多源重力数据的局部大地水准面精化方法

本文研究了基于泊松小波径向基函数融合多代卫星测高及多源重力数据精化大地水准面模型的方法.分别以沿轨垂线偏差和大地水准面高高差作为卫星测高观测量,研究了使用不同类型测高数据对于大地水准面建模精度的影响.针对全球潮汐模型在浅水区域及部分开阔海域精度较低的问题,引入局部潮汐模型研究了不同潮汐模型对于大地水准面的影响.数值分析表明:相比于使用沿轨垂线偏差作为测高观测量,基于沿轨大地水准面高高差解算得到的大地水准面模型的精度更高,特别是在海域区域,其精度提高了2.3cm.由于使用沿轨大地水准面高高差作为测高观测量削弱了潮汐模型长波误差的影响,采用不同潮汐模型对大地水准面解算的影响较小.总体而言,船载重力及测高观测数据在海洋重力场的确定中呈现互补性关系,联合两类重力场观测量可以提高局部重力场的建模精度.     

我国海域大地水准面的计算及其与大陆大地水准面拼接的研究和实施

研究和实施了由卫星测高数据计算垂线偏差，用莫洛 金斯基（Molodensky）公式反演 大地水准面高，由此求得我国海域大地水准面高. 为了检核，将测高垂线偏差利用逆维宁迈 纳斯（Vening Meinesz）公式反演重力异常，与海上船测重力值进行了外部检核；同时还用 司托克斯（Stokes）公式，将上述反演的重力异常计算大地水准面高，与莫洛金斯基公式直 接解得的相应结果进行比较作为内部检核. 在积分计算中充分应用了FFT的严格公式.由重力和GPS水准数据确定的陆地大地水准面，和主要由卫星测高数据确定的海洋大地水准 面，二者之间一般都存在以系统误差为主的拼接差，本文分析了产生这一现象的主要原因, 并结合我国在陆海大地水准面拼接区重力资料稀疏的实际，提出了新的拼接技术，最后将拟 合参数校正中国全部海域的重 力大地水准面，以最大限度地削弱拼接点和制约测高海洋大地水准面可能存在的系统误差.     

青藏地区大地水准面形态及其与构造动力学的关系

利用密合法求解青藏地区大地水准面模型，研究青藏地区大地水准面主要特征及其与该区内部构造和活动的相关性．表明青藏地区大地水准而异常与青藏高原隆起的形状极为相似，大地水准面整体负异常与下地幔相关，形状起伏与上地幔相对应，岩石层反映的大地水准而异常与青藏高原活动构造有较好的对应关系．     

基于多种方法构建似大地水准面模型推估特性分析

针对构建似大地水准面中采用的重力水准法、EGM2008水准法、GPS水准法,结合地形复杂程度、面积大小、重力似大地水准面分辨率与精度等特点,首次评价了基于多种方法构建的似大地水准面模型的外推性与真实性.采用地形复杂区域S、平原区域N以及沿海区域Q构建区域似大地水准面模型.通过时各方法得到的似大地水准面模型推估特性分析比较,结果表明:就反应似大地水准面起伏的真实情况而言,重力水准法精度最高且外推能力最强;EGM2008水准法精度次之,外推能力较强外推范围在10 km左右;GPS水准法精度最弱,外推能力最差.构建高精度高分率1 cm级似大地水准面时须采用基于grave/level法.     

基于卫星测高的海域大地水准面

利用测高数据的一次差分计算海域垂线偏差，有效降低了动力海面地形和系统残差对垂线偏差的影响；然后根据扰动场元间的协方差函数是具有各态历经性的平稳随机函数这一特征，提出了利用垂线偏差精确逼近海域大地水准面的协方差函数. 而海域大地水准面的精确确定，为从测高数据中精确分离动力海面地形提供了条件. 本文还利用Topex/Poseidon、ERS 1/2测高数据计算了全球海域大地水准面和动力海面地形，证明了本文所述方法是科学合理的.     

环域大地逆边值问题解的诠释

在用环域大地边值理论求解大地水准面的基础上对环域大地逆边值问题的解式作进一步研究.结果表明:①在线性化模式下,环域大地逆边值问题的解与确定大地水准面的传统的移去-恢复法解具有一致性;②在采用移去-恢复法时应注意,尽管移去过程中需调整地球质量,但不能调整参考正常重力场值;③若边界观测采用重力异常值,在采用移去-恢复法时应注意不能恢复移去物质对大地水准面的一阶项影响;④移去-恢复法的向下归算是环域大地逆边值问题解中的调和延拓的线性近似.本文既是对利用环域大地边值理论求解大地水准面的有效性的重要论证,也是对传统的确定大地水准面的移去-恢复法的数学证明.     

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...     

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.     

应用地形信息精化山区大地水准面

在介绍由高程异常确定大地水准面有关的同时,提出了用地形质量计算重力异常垂直梯度的方法,结合高程异常资料,可以使山区大地水准面得到精化。将本方法应用于珠穆朗玛峰,获得其天地水准面高为－３０．３６ｍ。     

中国及邻区岩石层大地水准面正演模拟

依据地震层析成像、地震测深和大地电磁测深结果的地球内部结构和物性分布,模拟了中国及邻区岩石圈中短波长大地水准面起伏,正演模拟结果显示：地形起伏引起的大地水准成异常巨大,幅值变化可达２１０ｍ,最大值在青藏高原,达１５０余ｍ,沉积层底面起伏产生的大地水准面异常非常小,幅值只有６．５ｍ,表现出短波长特征,岩石层底面志伏生产的大地水准面异常极为平缓,约为２０ｍ。莫霍面产生的大地水准面异常形态与地形起伏引起的大地水准面异常形态相异,异常幅值只有后者的２／３,在青藏高原只有后者一半,岩石层内密度不均匀引起的大地水准面异常的幅值约为７５ｍ。     

考虑地震位错引起的大地水准面形变的源参数反演

本文首先讨论了地震位错引起的参考系,即大地水准面形变问题.给出了位错引起的大地水准面高和垂线偏差的变化,以及大地水准面高随位错面倾角变化等数值结果.在进一步考虑大地水准面形变的条件下,给出用表面视位移和重力变化资料反演位错模型参数的处理方法,以及用于确定唐山地震源参数和大地水准面高的变化的实例.研究结果表明,在使用大地测量资料进行地震位错模型参数反演时,考虑大地水准面形变不仅在理论上更加严格,而且在实际应用中也确有意义.      

确定(似)大地水准面的方法分析及适用性研究

本文从物理大地测量研究基本原理入手,论述了确定（似）大地水准面的重力/水准法、GPS/水准法及GPS/重力法,对它们的特点、优劣以及适用性等进行分析研究,结合实际应用提出一些改进的方法与建议.     

中国东南陆缘大地水准面的确定

利用我国东南地区１１８２２个重力数据、以Ｓｔｏｋｅｓ理论为基础,采用低通滤波方法处理远区影响,计算了中国东南陆缘２．５‘×２．５’格网重力大地水准面,其结果与福建、山东的ＧＰＳ水准相比较,精度分别为±０．１２４ｍ和±０．０６２ｍ。