全张量重力梯度数据滤波处理(英文)

在石油和金属矿勘探中,相对于重力数据,重力梯度张量数据含有高频的信号成分,能更好的描述小的异常特征。然而,全张量重力梯度仪测量值中含有高频随机噪声。从高频信号成分中分离出噪声将是处理重力梯度张量数据的一个挑战。本文在拉普拉斯方程约束条件下推导了重力梯度张量的笛卡尔方程和位场的表达式,然后应用笛卡尔方程通过最优线性反演方法拟合测量的重力梯度张量值。从而去除测量值中的噪声。通过模型实验,证明了这种方法不仅能很好的去除高频的随机噪声,而且能增强被噪声淹没的弱异常信号。与传统的低通滤波方法相比,避免了通过牺牲分辨率来达到去除噪声的缺点。最后将该方法应用到Bell Geospace在Vinton Dome测得的Air-FTG梯度张量数据中,并取得了很好的效果。     

GOCE卫星重力测量中有色噪声滤波器设计

本文根据卫星重力梯度测量的有色噪声特性,设计了Wiener、AR、FIR三种滤波器,并利用模拟的有色噪声数据对其滤波效果进行了测试,结果表明:对于文中采用的有色噪声数据,AR的滤波效果最好,其次为Wiener滤波器,FIR的滤波效果最差;三种滤波器均可用于GOCE卫星重力测量中有色噪声数据滤波,但其实用性尚需利用实测数据进行检验;可以利用不同的滤波器对含有色噪声的卫星重力梯度数据进行多次滤波,以进一步减弱有色噪声对卫星重力梯度测量精度的影响.     

月球探测计划研究进展

详细介绍了国内外已实施的苏联"月球号"和"探测器号",美国"先驱者号"、"徘徊者号"、"勘测者号"、"月球轨道器号"、"阿波罗号"、"克莱门汀号"、"月球勘探者号"和"月球勘测轨道飞行器号",日本"飞天号"和"月亮女神1号",欧洲"智能1号",中国"嫦娥一、二号",印度"月船1号"等探测工具和未来实施的探月计划.详细介绍了美国GRAIL月球重力双星计划的总体概述、关键载荷和科学目标.具体阐述了我国下一代月球卫星重力梯度测量工程的实施建议和重要意义.认为我国下一代月球卫星重力梯度测量工程的成功实施将逐渐打破"太空战"的威胁,使世界和平得到有力维护.     

利用卫星重力梯度恢复局部地球重力场的研究进展

简述了SGG数据恢复局部重力场的理论本质以及卫星重力梯度边值问题;详细介绍了当前国内外利用SGG进行局部重力场求解的研究进展,并将已有的求解方法总结归纳为三类：模型法、计算法和组合法,同时对各种方法的概念和研究现状作了详细介绍;最后总结了SGG数据求解局部重力场的发展前景和思考建议。     

卫星重力测量系统的发展和测量模式

从地球重力场测量要素出发,按照局部重力场模型、区域重力场模型、全球重力场模型求解的发展思路,分析了对地球重力场测量技术手段的要求。根据高-低卫星跟踪卫星的距离和距离变率开展定轨研究的概念,梳理了卫星跟踪卫星重力测量系统的发展。针对卫星跟踪卫星重力测量技术的内涵,分析了高-低卫星跟踪卫星测量模式（SST-hl）和高-低低卫星跟踪卫星测量模式（SST—hll）的地球重力场测量本质。     

Spectral analysis for recovering the Earth's gravity potential by satellite gravity gradients

根据仪器功率谱密度和重力位系数阶方差的定义,本文建立了卫星重力梯度测量噪声功率谱密度与重力场模型的误差阶方差的直接对应关系,并基于此讨论了重力梯度测量精度、卫星轨道高度以及运行时间对地球重力场恢复精度的影响.相比于传统的基于最小二乘法评估卫星载荷噪声对地球重力场恢复精度的影响而言,本文提出的方法简单、直接,有助于快速设计和确定卫星重力测量计划的有关参数.     

垂直重力梯度反演Moho面的频谱域公式及其应用

通过求解引力相等原则下的Fredholm积分方程,可以得到不规则单一密度界面(Moho面)的起伏.本文充分参考了前人的理论研究,推导出扰动垂直重力梯度确定Moho面深度的频谱域表达式,该式具有二次项迭代精度.运用此公式进行了全球Moho面的恢复计算,并将该结果与CRUST1.0模型和GEMMA Moho模型进行了对比和验证.     

基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法精确反演地球重力场

由于GRACE Follow-On双星系统等效于基线长为星间距离的一维水平重力梯度仪,因此本文基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法开展了精确和快速反演下一代地球重力场的可行性论证研究. 研究结果表明：第一,基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法（GFO-SGGM）,利用卫星轨道参数（轨道高度250 km、星间距离50 km、轨道倾角89°、轨道离心率0.001）、关键载荷测量精度（星间距离10^-6 m、星间速度10^-7 m·s^-1、星间加速度10^-10 m·s^-2、轨道位置10^-3 m、轨道速度10^-6 m·s^-1、非保守力10^-11 m·s^-2）、观测时间30天和采样间隔10 s反演了120阶地球重力场,在120阶处累计大地水准面精度为9.331×10^-4 m. 第二,在120阶内,利用将来GRACE Follow-On双星反演地球重力场精度较现有GRACE双星平均提高61倍,因此GRACE Follow-On卫星重力梯度法是进一步提高地球重力场反演精度的优选方法. 第三,下一代GRACE Follow-On计划较当前GRACE计划的优点如下：轨道高度更低（200~300 km）、载荷精度更高（10^-7 ~10^-9 m·s^-1）和星间距离更短（50~100 km）.     

引入地壳均衡模型的重力梯度图的制备方法

针对目前世界范围内实测重力梯度数据匮乏的现状,文章在原有通过地形制备重力梯度基准图的方法之上,引入了目前两种主流地壳均衡模型:普拉特模型、艾里模型,旨在进一步完善重力梯度基准图的制备.因为充分考虑了地壳密度及厚度的不均匀,所以使得制图更加精确.由于缺乏实测重力梯度数据.因此文章决定通过与实测重力数据比对来验证方法的可行性.实验表明,引入地壳均衡模型制备的重力图与实测数据更加一致,其中,引入普拉特模型后的制图精度要比引入艾里模型的高;另外通过比对实验地区的地壳厚度可知,若在已知地形数据的前提下,通过比较引入普拉特模型制备的局部地区重力异常图与实测重力图,可初步快速准确的估计出该地区的平均地壳厚度.     

重力梯度全张量数据三维共轭梯度聚焦反演

随着全张量重力梯度测量技术的日趋成熟和应用领域的不断扩大,重力梯度全张量数据的三维反演技术越来越受重视.本文利用剖分单元之间几何架构等效性,实现了重力梯度全张量场三维正演快速计算和导数矩阵优化存储.并将积分灵敏度、粗糙度和最小支撑泛函约束以及参考模型和模型参数界限约束引入到目标函数中,采用共轭梯度法进行反演迭代,实现了重力梯度全张量数据三维快速正反演计算.多种模型的反演试算表明:本文提出的反演算法的可靠性和稳定性较好,并且算法速度快、占用内存低且易于并行化.