卫星重力与地球重力场的文献计量分析

卫星重力与地球重力场研究是国际大地测量学的重要研究领域,不仅带动了大地测量学本身的发展,也在其他相关研究领域取得了重要的科学应用.以2000年1月至2020年9月的20年Web of Science核心合集数据库中关于该领域的科学论文为研究对象,使用文献计量的方法,应用CiteSpace软件对当前研究现状、近年来发展脉络以及研究热点进行分析.结果 表明,关于卫星重力和地球重力场的文献数量总体上逐年上升,2016年以来维持较高的水平,其中美国、德国以及中国的发文量位居前三位;发文量排名前三的研究机构分别为中国科学院、加州理工学院和美国国家航空航天局;我国在卫星重力及地球重力场领域的研究力量相对集中,中国科学院、武汉大学以及中国科学院大学发文数占中国总数的75.36％;利用GRACE数据和球谐函数构建高精度地球重力场模型,反演局部质量变化是当前国际研究热点.得益于卫星重力观测数据,全球重力场模型得到了实质性改进.     

卫星重力测量的应用进展

介绍了CHAMP、GRACE和GOCE三颗重力卫星,评述了卫星重力数据在恢复地球重力场模型,测定陆地水储量变化,研究大地水准面变化、弹性厚度、地壳厚度,地震前后重力场的变化、地壳运动等方面的应用,以及一系列卓有成效的研究成果,认为卫星重力探测技术相对传统的重力测量具有得天独厚的优势,将会有更大的应用空间。     

卫星测高重力资料及其在南海莺-琼盆地中的应用

利用卫星测高资料换算得出的高精度、高分辨率重力资料可以广泛应用于海上区域地质构造研究。在研究卫星测高换算重力资料方法的基础上，计算了位于中国南海区域的莺歌海和琼东南盆地的重力值，增加了该海域的地球物理信息；并将计算结果与利用地球重力模型(EGM96)计算的结果进行了对比。对比结果表明，前者的分辨率明显高于后者。同时利用卫星测高换算的重力资料，对上述盆地进行了地质构造解释，确定了盆地的基本地质构造特征。研究表明，由卫星测高换算得到的重力资料研究海洋盆地是一种有效方法。     

重力卫星五年运行对求定地球重力场模型的进展和展望

对近年升空的CHAMP和GRACE和将于2007年升空的GOCE卫星在测定地球重力场方面的技术特点和初步成果进行了回顾、比较和评估。并对它们今后在静态和动态的地球重力场构模方面可能的进展作一展望。现在只用一颗重力卫星的轨道摄动数据,就可以以前所未有的可靠性和精确性来求定地球重力场的长波和部分中波。如CHAMP重力卫星的33个月数据所求定的地球重力场模型,相对于曾利用多颗卫星资料所推算的GRlM5-S1重力场模型,在长波方面的精度和可靠性都有很大改善。而GRACE重力卫星的110天数据所导出成果的空间分辨率,又优于CHAMP的33个月的数据成果。GRACE卫星还有一个重要任务,就是测定重力场非潮汐的短期性或准实时的变化。还介绍了新发表的一个联合地球重力场模型EIGEN-CG03C,360完全阶次,分辨率约30′。CG03C同CHAMP／GRACE以前的重力场模型比较,在400km波长的精度方面改善了一个量级,大地水准面的精度改善了3cm,重力异常的精度改善了0．4mgal。     

重力卫星五年运行对求定地球重力场模型的进展和展望

对近年升空的CHAMP和GRACE和将于2007年升空的GOCE卫星在测定地球重力场方面的技术特点和初步成果进行了回顾、比较和评估。并对它们今后在静态和动态的地球重力场构模方面可能的进展作一展望。现在只用一颗重力卫星的轨道摄动数据，就可以以前所未有的可靠性和精确性来求定地球重力场的长波和部分中波。如CHAMP重力卫星的33个月数据所求定的地球重力场模型,相对于曾利用多颗卫星资料所推算的GR1M5 S1重力场模型,在长波方面的精度和可靠性都有很大改善。而GRACE重力卫星的 110天数据所导出成果的空间分辨率，又优于CHAMP的33个月的数据成果。GRACE卫星还有一个重要任务，就是测定重力场非潮汐的短期性或准实时的变化。还介绍了新发表的一个联合地球重力场模型EIGEN CG03C, 360完全阶次，分辨率约30′。CG03C同CHAMP/GRACE以前的重力场模型比较，在400 km波长的精度方面改善了一个量级，大地水准面的精度改善了3 cm，重力异常的精度改善了0.4 mgal。     

塔里木盆地卫星重力异常与油气资源的相关性研究

利用中国地区３６０阶局部重力场模型ＩＧＧ９３Ｅ，计算出不同阶窗的卫星重力异常，然后利用Ｍｏｌｏｄｅｎｓｋｙ单层密度积分方程将卫星重力转化为分层面密度异常，结合其他地球物理资料，分析并探讨了塔里木盆地油气资源与卫星重力异常的相关性。研究表明：塔里木盆地油气资源分布与１０１－１８０阶卫星分同密度异常图中负密度异常带关系密切。而１８１－３６０阶卫重分层面异常图则对盆地内生油、储油的坳陷、隆起等构造有较９     

中国境内沿北纬40°剖面的重力异常正演拟合及地质解释

在中国境内沿北纬40°截取了长剖面,对布格重力异常和卫星重力异常进行了正演拟合计算,并结合新的大地构造划分作了初步的地质解释。结果表明:古老的陆核、原地台、地台和地块等稳定地区内部的密度值横向变化小,年轻的褶皱带等活动地区内部的密度值横向变化大。各个构造域边界的地壳消减对接带,布格重力异常反映不明显,而卫星重力异常对应较好。布格重力异常与卫星重力异常的正演拟合结果不同的地区,其地壳和上地幔的密度分布有较大的差异。这些重要结论有助于寻求卫星重力异常与布格重力异常的在机制和应用上的共性与差异,以便达到对两种重力异常的本质有更进一步认识的目的。     

现代卫星测高重力异常分辨能力分析 及在海洋资源调查中应用

通过卫星测高重力数据与船载重力测量结果进行空间分辨率对比、海陆重力异常接图, 以及我国南黄海海域卫星测高重力对沉积盆地与隐伏构造解释的应用试验, 对现代国内外卫星测高重力数据获取与重力异常分辨能力进行了分析, 指出了现代卫星测高重力异常的精度达到4×10^-5m/s²左右, 可以满足1∶100万比例尺的海洋重力调查与辅助前期资源勘查的需要, 并对卫星测高重力技术的应用提出了建议。     

南海卫星重力研究

用卫星雷达测高确定海面高度可以容易地转换成重力异常。南海应用密轨道的GEOSAT/GM和ERS-1卫星测高数据获得了高分辨率的重力复盖。在这个新的重力图上揭示出许多有意义的、过去未能清楚显示的构造特征,其中包括扩张脊,转换断层,岩石层弹性板厚度,大陆边缘性质,以及新的沉积盆地。     

多源重力数据融合方法及其在南海的应用

基于卫星测高重力异常的分辨率不高且具有较强的平滑效果,很难反应出局部高频异常信息。据此需要利用蕴含高频信息、测量精度高的船测重力异常与卫星重力异常数据进行融合,并研究多源重力数据的融合方案,进而提高重力异常场的精度及高频成分。笔者设计了一种采用小波分析方法融合多源重力数据的方法流程,探讨小波函数的选取方法、高低频系数各自的融合规则等;最终融合中国南海及邻域内卫星测高重力异常与船测重力异常,并定量化地评价融合结果的精度。     

东南亚陆缘的卫重异常及其形成机制初探

在东亚的陆缘地区。存在着一系列的陆缘弧。本文利用地面和根据GEMIOC地球模型的重力位球谐系数所计算的卫星重力资料,从地球动力学的角度探讨了其中几个陆缘弧的形成机制。重点探讨了我目东南沿海陆缘弧的重力异常特征及其形成机割。     

Long-wavelength heterogeneities in the upper mantle as seen by satellites

Modern satellite methods have made it possible to study the gravity field of the earth with methods that primarily give increased information of the lower harmonics in a spherical harmonic expansion. For areas covered with water we have recently obtained very interesting results from the SEASAT-satellite. Earlier studies of the gravity field have mainly resulted in geophysical evaluations for the very low degrees, which mostly reflect information from the core and the lower mantle. Now available studies seem to give evidence for geophysical activities which originate from convection currents as well as glacio-isostatic uplifts. Most of this information is probably generated in the upper mantle. Methods for mapping of the terrestrial gravity field with satellite technique are presented and some of the problems with the geophysical evaluation are further discussed.     

新世纪的卫星大地测量学和地球科学

经典卫星大地测量学着重研究地球几何形状、定向及其变化，并在实际应用中关注在地球表面上点的定位、重力及其变化。而现代卫星大地测量则不仅仅能在地表上长时间以10^－9精度定位，而且它已远远超过原来经典的目标，已经涉及多种学科领域，可以提供和处理涉及原来是地球动力学、行星学、大气学、海洋学、板块运动学和冰川学等其他学科所需的信息，提供多种学科领域长期以来很难取得的数值和有可能解决它们相应的困惑。当然为了达到这些目标卫星大地测量学仍然还有众多的理论和实践的问题需要思考和解决。然而可以预期，卫星大地测量学将与其他学科会有更多的交叉，不仅在大地测量学，而且在地球科学中会具有强大生命力，并将更大地影响和促进地球科学、环境科学和行星科学的发展。     

江汉—洞庭盆地岩石圈构造特征及地壳稳定性浅析

利用地球物理场的各种成果资料，与地质、地震资料相结合，对江汉－洞庭盆地的地壳及岩石圈中下层构造特征进行分析，得到了一些有意义的结果，例如，根据ＷＤＭ－８９地球重力场模型位系数所计算的高阶窗卫星重力异常，不仅能较好地反映研究区岩石圈的构造特征，且与该地区中强地震的分布有一定的对应关系。     

基于空间信息技术的地震灾害监测评估

空间信息技术即包括地理信息系统GIS、遥感RS、全球导航卫星系统GNSS以及数字地球在内的地球空间信息科学。随着计算机和空间对地观测技术的发展,空间信息技术已逐渐应用于防震减灾领域。本文通过实际震例分别对目前基于GIS、RS技术的地震灾害监测评估方法进行了分析研究,总结了其优越性以及存在的问题,并结合数字地球平台可视化展示了综合多源数据空间信息技术方法进行的震害评估效果。     

The Fennoscandian uplift and glacial isostasy

Various hypotheses have been put forth in relation to the land uplift of Fennoscandia, which is well documented both by geological and geodetic observations. Most modern authors attribute the present uplift to an isostatic rebound of the earth after the last deglaciation. Recent information on the gravity field, both from the satellite data and land survey measurements is examined to ascertain whether the Fennoscandian uplift is associated with a gravity minimum and a mass deficit. Free air anomalies correlate well with the central area of uplift and predict a remaining uplift of about 100 m. Results of secular gravity measurements are inconclusive. Seismicity of Fennoscandia does not show a close association with the area of maximum uplift. Different rheological models proposed for the mantle below the Fennoscandian shield are reviewed and it is shown that the available data on the rates of uplift for the last 9000 years are more compatible with a low-viscosity (10²⁰ P) asthenosphere of 100–200 km thickness.     

基于EIGEN-6C2重力场模型反演青藏高原地壳结构

重力数据是地下场源产生的重力场的叠加, 包含了地下从浅部到深部的丰富信息.高阶卫星资料的丰富为青藏高原深部构造研究提供了重要资料.基于EIGEN-6C2模型作为原始数据, 首先对青藏高原布格重力异常和均衡重力异常分别作1~5阶尺度分解, 得到不同尺度重力异常的分布特性, 探讨不同空间尺度反映的地壳构造意义.其次, 基于径向对数功率谱估计平均深度方法理论, 进一步研究1~5阶细节反映的场源深度.再次, 利用Canny算子的多尺度边缘检测识别和分析重力异常中表现不明显的断裂, 定位断裂在地表的位置, 识别青藏高原内部断块边界, 完成活动块体和次级块体的划分.最后, 对布格重力异常进行沉积层及岩石圈改正, 采用Parker-Oldenbarg三维位场反演法反演青藏高原莫霍界面起伏.      

地面重力数据结合GPS/水准数据精化兴城物探实验区大地水准面

区域大地水准面的确定是GPS测量常需解决的问题。目前确定大地水准面的方法主要包括重力法、GPS水准几何法及组合法,其中组合法因其精度和可靠性都较高,常用于计算高精度区域大地水准面。高精度的大地水准面模型是组合法确定区域大地水准面的关键。在我国,EGM2008全球重力场模型精度和分辨率均高于此前的所有模型,研究基于该模型的组合法大地水准面精化具有重要的实践意义。笔者以吉林大学兴城教学实习基地物探实验区为例,基于实测重力数据、EGM2008重力场模型和GPS水准数据,采用组合法精化了区域大地水准面,比较了组合法大地水准面模型和无重力实测数据的几何法大地水准面模型的精度差异,分析了该方法在物探测量中的适用性。结果表明,实验区组合法大地水准面模型精度最高达到1.2 cm,并且误差分布区间较小,总体上精度和可靠性高于对比的几何方法,并且组合法和几何法获取的两种大地水准面模型均能满足大比例尺物探测量要求。EGM2008模型精度较高,故平坦地区使用组合法时,高密度的实测重力数据可能带来高频扰动,有可能降低EGM2008重力场模型本身的精度,所以重力数据采集过程中要顾及重力点的密度和空间分布。本文方法更适用于地形复杂的地区。