重力垂直梯度导航值特征分布与可导航性分析

以并行Kalman滤波匹配导航原理为基础,设计重力垂直梯度辅助惯性导航系统导航的可导航值计算方法.基于西太平洋海域2'×2'测高重力垂直梯度数据库,给出西太平洋海域重力垂直梯度辅助导航2'×2'导航格网值.选取不同特征区域的5条航线进行辅助导航仿真定位,并对导航能力进行统计分析,给出可导航性值、匹配成功概率、定位误差的关系.结果表明,本文设计的重力垂直梯度可导航性值可以作为匹配区域选择以及航线规划的数量性依据,可导航值大于14.0时,定位误差优于2.0 n mile,并给出西太平洋海域对应的区域分布.     

重力辅助惯性导航中重力归算的垂直梯度计算

重力辅助惯性导航技术是利用地球物理特征信息数据—重力来完成水下运动载体的辅助导航与定位。为了实现水下运动载体上重力传感器输出的实测重力信息与重力数据库中存储的重力信息之间的匹配,首先必须将这两类数据归算到一个平面。本文研究分析了重力归算中重力垂直梯度求解的各种方法;探讨了不同数值积分区域对扰动重力垂直梯度精度的影响;并通过计算分析,提出了可以直接以重力异常垂直梯度代替扰动重力垂直梯度来求取重力垂直梯度。     

均衡重力异常的应用

通常认为均衡重力异常的变化梯度比布格异常和布地异常的变化梯度较为平缓，在重力异常的拟合计算中，为提高拟合精度，时常强调要求采用的均衡重力异常，本文通过分析计算，对均衡重力异常的应用范围提出了新的见解，对合理应用均衡重力异常，有效地提高应用的精度有实际意义。     

基于Android平台的两种重力垂直梯度解算方法研究

重力垂直梯度测量在地球物理勘探中发挥着重要作用。通过测量实验,快速准确计算出重力垂直梯度值尤为重要。目前测定重力垂直梯度的方法有两种:传统测定法、同步观测法。针对重力垂直梯度测量进行需求分析,采用这两种重力垂直梯度解算原理,设计开发一款基于Android平台重力垂直梯度解算软件,其具有采集数据记录、数据处理、限差检验、精度评定和数据查询功能。最后,通过实地重力垂直梯度测量试验,对该软件进行运行性能和结果可靠性验证,并对比两种解算方法的精度。试验证明,该软件的两种解算方法都能够满足重力垂直梯度测量精度要求。     

重力垂直梯度测量探测能力的正演

重力垂直梯度测量是一种探测地质构造、小地质体位置的技术,但利用该技术对地下空洞的探测还没有深入地研究.通过假定地下空洞的位置和体积,采用正演方法对重力垂直梯度测量探测地下空洞的能力进行研究,分析不同埋深及体积的人造空洞对地面重力及重力垂直梯度的影响;并利用CG-5重力仪进行了初步实验.实验表明:重力垂直梯度对浅层地下空...     

重力垂直梯度测量探测能力的正演

重力垂直梯度测量是一种探测地质构造、小地质体位置的技术,但利用该技术对地下空洞的探测还没有深入地研究。通过假定地下空洞的位置和体积,采用正演方法对重力垂直梯度测量探测地下空洞的能力进行研究,分析不同埋深及体积的人造空洞对地面重力及重力垂直梯度的影响;并利用CG-5重力仪进行了初步实验。实验表明:重力垂直梯度对浅层地下空洞具有很好的探测能力;通过正演计算表明:在埋深超过200 m时,地下空洞对重力垂直梯度的影响近似与体积成正比,在埋深超过400 m时,地下空洞的埋深对重力垂直梯度的影响近似成线性下降。     

利用重力异常信息获取梯度全张量

重力位二阶梯度张量反应了重力异常的空间变化率[1],特别适合于探测或研究局部的小地质体及其细节.本文在地球外部重力场基本理论的基础上,围绕如何利用重力异常信息计算获取重力梯度张量的理论与方法展开了研究.通过实验对比,验证了重力梯度较之于重力异常更能反应细致的局部特征.     

永兴岛基准站的重复绝对重力测量研究

本文主要描述了永兴岛基准站绝对重力测量的实施过程,重力值的计算原理及参数改正,重力垂直梯度测定方法、计算模型及示意图,并将永兴岛基准站历次的测量结果进行了比对分析,结果表明从1999年~2010年该站的绝对重力值整体变化趋势是减小的,变化量为16.2×10-8 m·s-2。     

顾及海底地形非线性项的最小二乘配置反演方法

针对目前常用的反演海底地形方法主要考虑海底地形和卫星测高重力数据线性趋势项而忽略非线性项影响现状,提出了顾及海底地形非线性项的最小二乘配置反演方法.选择日本海某海域作为目标海区,利用卫星测高重力异常和重力异常垂直梯度数据作为输入源进行了方法试算并构建了相应的海深模型,然后以实际船测海深作为外部检核参考,评估了反演模型效能,同时分析了反演模型频谱特征.目标海区试验结果表明:相较于本文仅仅考虑海底地形和重力数据线性趋势项采用最小二乘方法建立的海深模型,基于最小二乘配置方法,利用相同重力异常和重力异常垂直梯度数据获得的目标海区反演海深模型检核精度最低分别提高了大约2.5倍和3.5倍,相对精度最高分别提升了9.76％ 和13.07％,极大地提升了海底地形建模质量;采用本文方法建立的海底地形模型在研究海域表现良好,反演模型与S&S V18.1、ETOPO1、GEBCO和BAT_VGG模型在研究海域相关系数均达到了0.95以上;在研究海区本文模型检核精度与S&S V18.1相当,远远优于ETOPO1等海深模型;本文模型可有效改善船测海深相关波段信息(本文反演波段范围为15～160 km),其中重力异常垂直梯度构建的海深模型相比重力异常为输入源建立的海深模型改善船测海深相关波段信息更为明显,验证了本文方法的可行性和有效性.     

海洋平均重力异常计算与精度估计

提出了一种简便实用的重力异常推值方法－方位距离加权中数法，给出了直接使用重力异常变化梯度作为衡量平衡重力异常计算精度的尺度，并运用ＯＳＵ９１Ａ模型成功地建立起重力异常变化梯度与平均重力异常计算精度的相关关系，通过此关系可对海洋平均重力异常计算精度作出比较可靠的估计。     

卫星重力测量

确定高精度和高分辨率地球重力场模型是现代大地测量的基本目标之一,卫星重力计划就是基于这一目标实施的。文章简单地评述了卫星重力的发展现状,介绍了三颗专用的重力卫星,给出了卫星重力测量的基本原理,最后比较了几种由重力卫星资料得到的地球重力场模型。     

扰动重力边值问题与实际数据处理的研究

讨论了应用GPS测量重力点的大地高 ,从而获得地面点的扰动重力 (或称纯重力异常 )值这样新的重力边值条件 ,如何从理论与实际上确定重力场的问题。     

陆态网络绝对重力基准的建立及应用

利用陆态网络100个基准站的首期观测数据,建立了基本覆盖我国大陆范围的高精度绝对重力基准,各基准站点值精度均小于5.0μGal/a,为相对重力联测提供了高精度起算基准点,可获得真实的相对重力联测平差结果,避免重复重力观测获得的重力场动态变化图出现畸变。成都基准台重复重力观测获得的重力变化规律表明,汶川地震前长期重力变化率达5.01±0.7μGal/a,如此大的震前重力变化很可能是由于地下物质运移引起的。联合绝对重力和GRACE卫星长期测量数据,根据二者系统偏差确定了武汉地区的地壳沉降速率,为-3.27±0.65mm/a。     

时段选取对大气负荷重力效应的影响分析

针对当前重力观测数据处理中大气负荷效应改正的不确定性问题,该文提出一种分时段改正方法。通过采用不同时段观测数据,基于回归分析方法系统讨论时段选取对大气负荷重力效应改正的影响。利用高精度Wettzell台站超导重力观测数据进行实验分析。实验结果表明:采用不同时段观测数据,大气导纳值差异最大值约为-0.1μGal/hPa;采用不同时段的观测数据进行大气效应改正,其最大差异整体上可以达到2μGal。本文的研究可为精确计算大气负荷重力效应提供一定参考。     

中国大陆重力场变化及其引起的地球动力学特征

利用中国地壳运动观测网络1998-2000年间绝对重力和相对重力观测资料获得中国大陆重力场空间动态变化结果，分析研究了1998-2000年中国大陆重力场变化及其特征。     

采用弱基准和抗差估计的重力网平差

以沿海某测区绝对重力和相对重力网数据处理为例,详细描述了弱基准重力网平差的方法,绝对重力和相对重力先验权的确定,用抗差等价权来调整相对重力的权、重力仪参数的取舍。结果表明,弱基准能有效地提高整网的精度;抗差估计能有效地探测并降低异常数据的权。重力点平均中误差为13.6×10-8 ms-2,偶然误差检验符合正态分布。     

引力向量及梯度张量在坐标系之间的变换

引力向量和引力梯度张量在局部和全局坐标系间的转换过程是对卫星重力梯度测量进行模拟研究的主要手段和重要步骤。提出了利用计算机符号运算辅助推导该转换过程的新思想。首先通过对该过程进行分析,指出其运算繁琐复杂;然后通过对理论推导过程的分解,确定了引力向量和引力梯度张量在局部和全局坐标系之间转换的各关键步骤;并借助于计算机符号运算实现了这一转换过程的计算机推演,成功地得到了完整的符号公式结果。所编写的符号推演程序在多台计算机的多种平台上获得了一致的结果。实验结果表明,计算机符号运算对于公式体系繁杂的卫星重力学理论研究来说具有极大的增效作用。     

引力向量及梯度张量在坐标系之间的变换

引力向量和引力梯度张量在局部和全局坐标系间的转换过程是对卫星重力梯度测量进行模拟研究的主要手段和重要步骤.提出了利用计算机符号运算辅助推导该转换过程的新思想.首先通过对该过程进行分析,指出其运算繁琐复杂;然后通过对理论推导过程的分解,确定了引力向量和引力梯度张量在局部和全局坐标系之间转换的各关键步骤;并借助于计算机符号运算实现了这一转换过程的计算机推演,成功地得到了完整的符号公式结果.所编写的符号推演程序在多台计算机的多种平台上获得了一致的结果.实验结果表明,计算机符号运算对于公式体系繁杂的卫星重力学理论研究来说具有极大的增效作用.     

月球重力场模型质量及可靠性的分析评定

月球重力场模型球谐函数展开式的核心是一组正常化位系数。介绍了当前几种主要月球重力场模型建立所采用的探测器跟踪数据的特点;分析了重力场信号随模型轨道高度、阶次变化的特性。同时以考拉(Kau la)准则为标准比较了各模型位系数的阶方差曲线与考拉曲线的吻合情况。从信噪比的角度出发,提出了对模型进行可靠性分析的方法。通过计算对比各模型的信噪比来反映其空间频谱信号和频谱误差的强度关系,从而对模型质量和可靠性做出分析评定。