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理论的同时,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,获得其大地水准面高为－ ３０．３６ ｍ 。     

精化大地水准面中的几个问题

根据近年来精化大地水准面的研究结果，对人们比较关心的５个方面的问题加以综述和探讨：（１）大地水准面的定义；（２）精化大地水准面的作用；（３）由似大地水准面改化为大地水准面；（４）海面地形对大地水准面的影响及其改正；（５）高程异常中的零阶项及其误差     

华东、华中区域似大地水准面精化

主要介绍了华东、华中区域似大地水准面项目所采用的技术路线和方法。论述了GPS和水准路线布测的精度,GPS、水准数据处理和似大地水准面确定所采用的方案,似大地水准面所获取的精度。最后评述了项目成果应用的前景。     

利用GPS精化区域似大地水准面

基于原有似大地水准面,在区域设计一些具有高精度的GPS大地高和水准高的公共点,采用数学拟合方法可得该区域似大地水准面的精化模型。由精化后的似大地水准面可得到区域内任一GPS测点的水准高程,从而代替五等水准测量和三角高程测量。     

计算局部大地水准面变形的FFT方法

在确定局部大地水准面变形时,一般归结为求解Stokes和Vening Meinesz积分。而Stokes和Vening Meinsz积分是一种褶积积分形式。由于褶积的谱可由两个褶积函数的谱确定,因而本文采用FFT方法来计算局部大地水准面变形的褶积积分,并研究了在已知网格结节或网格平均值情况下的具体计算方法。作为实际应用,本文计算了同震位错和伴有质量迁移的地震过程引起的大地水准面变形。     

我国省市级大地水准面精化的现状及技术模式

高精度局部大地水准面将为测绘学、地球物理、地球动力学及海洋学等相关学科的发展和应用提供重要的基础地球空间信息。GPS技术结合高精度大地水准面模型可应用于取代传统的高程测量(如三角高程测量和低等级水准测量)，这是当前精化我国省市级大地水准面在测绘领域的主要目的之一。在总结和分析我国目前省市级大地水准面精化的现状、技术模式及特点的基础上，提出了今后精化我国省市级大地水准面的若干建议。     

大地水准面异常和非洲下地幔异常体的结构

根据南部非洲CMB上存在一尖锐边界S波低速异常体(超级地幔柱)的最新研究成果,利用地震层析成像及重力场理论,对该异常体的结构进行了探讨。通过建立模型,计算了该模型S波低速异常体所对应的密度异常产生的区域大地水准面异常,并将其和观测大地水准面异常进行对比。通过调整模型的几何构架、物理参数和力学平衡效应(流体静力学平衡及对流动力学效应所引起的核幔边界地形的起伏),寻找能够符合实际观测大地水准面异常的模型参数,最终得到非洲底部异常体的结构。单一的异常体模型计算结果表明,只有在选取低S波速度高密度异常时,模型预测大地水准面异常才能较好地吻合实际观测(EGM96)分布,由此可以推断,该异常体可能是高密度、低S波速的化学成分不同的异常体。但是当考虑全部地幔地震层析成像的数据,将其引入模型大地水准面异常的预测并且尝试一系列模型之后发现如果用简单叠加地幔地震层析成像数据和模型异常体对大地水准面的影响来预测该地区大地水准面异常,无法获得与观测大地水准面相吻合的结果。因而考虑更为复杂的动力学模型将是很有必要的。     

重力数据误差对大地水准面模型建立的影响

基于Stokes理论建立的大地水准面模型,其精度受重力数据误差,即重力数据分辨率、精度以及积分范围的影响。针对这一问题,通过重力场谱特征分析,给出不同地形区域重力数据分辨率以及积分半径造成的大地水准面高频截断误差的量级大小,计算平均重力异常误差对大地水准面建模精度的影响。研究成果对不同地形区域cm级大地水准面模型的建立具有理论与指导意义。     

大地水准面起伏对重力归算的影响研究

针对目前重力探测中重力改正时常用的两个高程参考系统存在偏差这一事实,选取两个大地水准面起伏变化较大的剖面区域,分析大地水准面起伏对重力归算的影响。结果表明,剖面跨度和剖面大地水准面起伏梯度都会对布格重力异常产生影响,所以当重力探测区域大地水准面起伏差距较大时,大地水准面与参考椭球面之间的差异对重力归算的影响比较突出,在利用布格重力异常反演、解释地壳密度结构时,大地水准面起伏的影响必须考虑。     

精确推求野猫山重力点的大地水准面与正高

精确确定山区正高 (H0 )与精化大地水准面 (N )对统一高程甚有意义。目前有些学者对大地水准面的精化系指对似大地水准面ζ的精化 ,它仅具有几何意义。而大地水准面不仅具有几何意义 ,而且具有明显的物理意义 ,因此有必要将ζ转化为 N。本文对海拔近 2 5 5 4m的野猫山的 N和 H0 进行了计算。关于 (ζ- N )的公式 ,文献 [1]只给出顾及高程 H一次项的公式 ,而文献 [2 ,3]已展开到它的二次项。该式为 :ζ - N =-Δg BH /γ+12H2γ δg/ h (1)式中 ,Δg B为布格异常 ,γ为正常重力的平均值 , δg/ H为扰动重力或重力异常的垂直梯…     

土的天然密度对地表地震动参数的影响

选择3种不同强度的人造地震动加速度时程作为基岩地震动输入,采用一维土层频域等效线性化波动方法进行土层地震反应分析,研究两种不同土性的土层剖面,在一定范围内土的天然密度变化对场地地表地震动参数的影响,分析了峰值加速度和反应谱特征周期的变化趋势。结果表明,地表峰值加速度与土层的天然密度存在负相关关系,土体的天然密度增大,地震动峰值加速度逐渐减小。地表加速度反应谱特征周期与土体密度的变化相关关系不明显。