基于多项式拟合模型的实测海磁数据平差处理

通过对海洋实测地磁数据和不同阶次多项式拟合模型的几何特征进行分析,提出了利用多项式拟合模型对实测地磁数据进行平差处理的方法.根据不同测线上交叉点地磁场强度差值的特点,分别采用不同阶次的多项式拟合模型对地磁数据分区进行平差处理,最后通过比较平差处理总精度值和生成的磁场强度等值线图验证了本文提出的平差处理方法的有效性.     

最新国际地磁参考场模型IGRF11研究

详细阐述了国际地磁参考场模型IGRF11的建模原理、 数据来源、 球谐系数及误差来源等. 以NOAA/NGDC候选地磁场模型为例, 分析了数据的选取原则和校正方法. 在MATLAB环境下, 研制了该模型的可视化软件, 为制备地磁仿真基准图提供了最有可能和最为便捷的途径, 能有效使用国际公开数据, 减少外场地磁实测工作量和成本, 对地磁导航工程化具有重要的价值. 对模型检验值和实测值与模型计算值进行比较, 结果表明, 软件计算结果是正确的、 可靠的; 对IGRF11与WMM2010模型的异同点进行比较, 结果表明, WMM2010的模型精度要高于IGRF11, 具有更为广阔的适用范围. 最后, 从模型长期变化估算角度入手, 分析了引起IGRF11模型计算精度低的原因.      

边界点选取对蒙古地磁场球冠 谐和模型精度的影响

中国地震局地球物理研究所与蒙古科学院天文与地球物理研究中心于2011—2012年合作开展了蒙古119个野外地磁测点的测量工作. 本文利用蒙古119个测点准确可靠的地磁数据, 分别加上9组边界点EMM2010模型计算值, 得到了蒙古2010.0年代地磁异常场的9个球冠谐和模型; 给出了地磁异常场北向分量ΔX、 东向分量ΔY和垂向分量ΔZ的等值线分布图, 并比较分析了这9个模型的异同; 同时计算了119个测点的地磁测量值与模型计算值之差的均方根误差σ, 以σ为指标来表征这9个模型的精度, 由此定量评价了边界点选取对模型精度的影响. 结果表明, 适当引入边界点能够提高模型精度, 而远离测区3°—5°的均匀边界点也能起到改善模型精度的作用. 因此在实际建模时, 应当在计算区域边界引入适当的边界点, 以改善地磁模型的精度.      

基于统计建模的地磁匹配特征量选择

本文从地磁导航的实际需要出发,提出了地磁场平静变化建模与地磁匹配特征量的选择问题,并通过季节性ARIMA模型对地磁场的7个分量分别进行了建模.从建模结果来看,如果能够解决调水平精度的问题,Z分量和I分量是最优良的地磁匹配分量;如果调水平的精度达不到要求,那么F分量不失为一种明智的选择.另外,本文还提出了地磁场最小扰动分量的概念,并用主成分分析的方法对此进行了初步的尝试.     

一种改善区域地磁场模型边界效应的方法

针对目前建立区域地磁场模型截断阶数受限,地磁图精度偏低等缺陷,研究了运用Taylor多项式拟合法建立区域地磁场模型所存在的边界效应问题.从理论上深入分析了产生边界效应误差的根源,提出了采用边界插值约束的Taylor多项式拟合法,在改善区域地磁模型边界效应的同时,提高了模型拟合的截断阶数,进而绘制出较高精度的区域地磁场图,同时对该技术和现有补充国际地磁参考场值方法进行了比较分析,最后进行了仿真试验.试验证明,该技术具有优于补充国际地磁参考值的方法,能克服现有区域地磁场模型的边界效应问题,提高了区域地磁场模型的拟合精度.     

地磁正常场的选取与地磁异常场的计算

根据2003年中国地磁观测数据（包括135年地磁测点和35个地磁台）以及我国邻近地区38个IGRF计算点的地磁数据,计算中国地磁异常场的分布。选取两种地磁场模型作为地磁正常场,一是国际参考地磁场的球谐模型,二是中国地磁场泰勒多项式模型。根据各个测点的地磁异常值（观测值减去模型计算值）,用球冠谐分析方法计算地磁异常场的球冠谐模型,并绘制2003年中国地磁异常（△D,△I,△F,△X,△Y,△Z）。分析和讨论了中国地磁异常场。     

位场向下延拓迭代法收敛性分析及稳健向下延拓方法研究

地磁导航作为一种新的无源导航方式,具有重要的国防意义.构建空间地磁数据库是实现地磁导航的基础,位场延拓是解决地磁数据库构建的有效方法.积分-迭代法是一种解决位场大深度向下延拓的实用方法.本文着重对积分-迭代法的收敛性进行了分析,从数学角度证明积分-迭代法能够收敛到直接下延法理论解.同时对积分-迭代法的抗干扰性进行了初步分析,当观测数据含有噪声时,积分-迭代过程中使得噪声得到累加,影响延拓数据的精度.本文利用正则化方法和递增型维纳滤波方法,提出了波数域位场向下延拓新算法.模型检验表明,新算法稳定、抗干扰能力强、计算速度快.     

区域和全球地磁场模型

本文叙述了计算区域地磁场模型的各种数学方法，给出了选择计算区域模型数学方法的判据，讨论了改善区域地磁场模型边界效应的方法，研究了确定区域地磁场模型截断阶数的判据，另外，简单介绍了第六代国际地磁参考场，１９９０年世界地磁图，国际地磁参考场的精度和使用。     

青藏高原地磁异常场二维与三维结构模型差异性分析

根据2005.0、2010.0中国地磁测量在青藏高原地区获取的270个地磁三分量绝对测点(F、D、I)、6个地磁台以及20个NGDC-EMM-720模型计算点的地磁数据,以国际地磁参考场IGRF11作为地磁正常场,用球冠谐分析法分别建立了青藏高原地磁异常场ΔF、ΔZ、ΔX、ΔY四个要素不含地形高程变化的二维冠谐模型、含地形模型Etopo2高程变化的三维冠谐模型.通过对两种模型的计算结果、模型均方误差与截断阶数变化关系分析发现:1)两种模型计算所得的对应四个要素存在着差异,且各要素之间的差异各不相同,ΔF为100nT,ΔZ为80nT,ΔX为60nT,ΔY最小约为10nT;2)高程变化对两种模型ΔZ、ΔX、ΔY要素的均方误差影响程度各不相同,对ΔZ要素地影响最大,ΔY要素地影响最小,随着截断阶数K地增大,高程变化对两种模型ΔZ、ΔX、ΔY各要素地影响逐渐减小;3)ΔF、ΔZ要素的地磁异常场空间分布形态与研究区域块体的基底构造显示出三维冠谐模型比二维冠谐模型更精细、合理.     

基于CHAMP卫星与三维Taylor多项式模型的区域地磁建模研究

利用CHAMP卫星矢量和标量地磁测量数据,通过三维Taylor多项式模型建立了2010.0年中国及邻近地区在300km高度附近的X、Y、Z和F分量的三维磁场模型.为了比较验证所建模型,分析了其与Taylor多项式模型(二维模型)不同截断阶数所对应的均方偏差(RMSE)、残差及分布等.结果表明,三维模型每一阶的RMSE和残差绝对值的平均值均要比二维模型的小约45%.由于采用了系数完全展开的建模方式,三维模型的系数数量约为二维模型的2倍,三维模型较低的截断阶数可以反映更多的地磁信息.本研究中的5阶三维Taylor模型基本可达到8阶Taylor模型的精度.两种模型绘制的地磁场及残差分布有较好的一致性.     

改进野外流动地磁测点定位标记的研究

野外流动地磁测量的实践及国内外大量的研究成果表明，地磁有可能成为地震预报的重要手段之一。然而，地磁资料的连续性、完整性、准确性和可靠性还存在着一定的问题，为此，我们对目前流磁测点的定位标记现状进行了全面的剖析和研究。结果表明：流磁如果没有严格的定位标记，则给测量资料带来严重的不良后果。为了保持野外流动地磁测点的准确性，改进目前测点的定位标记方法已势在必行。本文提出了具体实施方案，包括：自设定位标记；建立石碑；增设副桩（副点）C；选好辅助定位标记等改进措施。     

地球主磁场模型

主磁场建模是一项综合性的研究工作,它涉及主磁场理论、磁场测量、数据同化、模型表达、模型解释以及模型运用等多方面的研究.本文综述了近五十年来德国、丹麦和美英各国研究者提出的数十个地球主磁场模型,回顾了主磁场模型研究方面的进展,概述了模型的描述以及建模的理论基础和方法.     

第11代国际地磁参考场

2009年12月,国际地磁学与高空物理学协会（IAGA）发布了第11代国际地磁参考场（IGRF-11）。第11代IGRF包括1900．0-2010．0年代（间隔为5年）共23个地磁模型与2010．0---2015．0年代地磁长期变化的预测模型,其中1900．0-1995．0年代模型的阶次为N=M=10,相应球谐系数的精度为lnT;2000．0—2010．0年代模型的阶次为N=M=13,其球谐系数的精度为0．1nT;而2010．0—2015．0年代地磁长期变化预测模型的阶次为N=M=8,其球谐系数的精度为0．1nT。本文概述了第11代国际地磁参考场及其2010．0年代地磁模型与2010．0--2015．0年代地磁长期变化的预测模型。     

九江-瑞昌MemＳsub5.7地震地磁异常的观测与分析y

2005年11月26日九江——瑞昌MＳ5.7地震发生前,震中及其周围地区的地磁基本场测量和相应的ldquo;2005.0中国地磁基本场曲面样条模型rdquo;显示,震中周围100 km范围内存在显著的ldquo;2005.0九江——瑞昌地磁基本场水平分量异常rdquo;. 而该异常在ldquo;1970.0中国地磁基本场曲面样条模型rdquo;中并不存在. 2005年12月在震中及其周围地区的21个测点上进行了地磁重复测量, 并建立了ldquo;局部修订2005.0中国地磁基本场曲面样条模型rdquo;. 该模型显示,震后ldquo;2005.0九江——瑞昌地磁基本场水平分量异常rdquo;明显减弱. 因此认为,ldquo;2005.0九江——瑞昌地磁基本场水平分量异常rdquo;是地震地磁前兆异常现象.      

东亚地磁场的Taylor多项式模型

根据我国国家自然科学基金委员会和俄罗斯科学院的国际合作研究计划，在国际上首次同时使用中国、前苏联和蒙古的地磁复测点资料，以及东亚地区的地磁台站资料，计算出１９８０．０年东亚地磁场的Ｔａｙｌｏｒ多项式模型，并绘制出相应的东亚地磁图，给出了确定地磁场模型最大阶数的新判据。     

台站地磁观测数据精度提高方法

在当前多种地磁日常数据处理方法基础上,探讨提高地磁观测数据精度的问题.通过使用一种改进的地磁观测基线值计算方法,能有效减小外磁场变化对观测结果的影响,考虑到基线值日变化等因素,使用高阶多项式拟合基线值日变化曲线.利用该方法处理的地磁数据与实测数据进行结果比对后,发现此方法能有效提高地磁观测数据的精度和质量.     

The statistical model for the secondary quick reversals during the geomagnetic pole transition

A statistical model for the quick reversals during a geomagnetic pole transition is put forward by combining the modern geomagnetic field and paleomagnetic field. The decrease of geomagnetic intensity determines the reversals, and the quick reversals are possibly caused by the interaction between g01 and the other geomagnetic components.     

Computation and analysis of the geomagnetic field model in China and its adjacent area for 2003

Based on the geomagnetic data at 135 stations and 35 observatories in China in 2003, the Taylor polynomial model and the spherical cap harmonic model in China and its adjacent area for 2003 were established. In the model calculation, the truncation order of the model and the influences of the boundary restriction on the model calculation were carefully analyzed. The results show that the geomagnetic data used are precise and reliable, and the selection of the truncation order is reasonable. The Taylor polynomial model and the spherical cap harmonic model in China and its adjacent area established in this paper are consistent very well.