用谱分布法确定航空重力测量数据分辨率

根据重力异常在不同高度上的谱信息分布 ,给出了不同高度测定不同分辨率重力异常时航空重力测量系统应达到的精度 ;从系统误差源综合分析得出 ,当前航空重力测量系统的测量精度约为± 3× 1 0 - 5ms- 2 ;最后给出了航空重力测量系统能可靠地测定分辨率 1 0′、条件较好时分辨率 5′的重力异常的结论。     

航空重力测量系统——国家科技进步二等奖获奖项目

我国首套航空重力测量系统CHAGS，于2003年研制成功，它是继美、欧之后世界上第三套航空重力测量系统。CHAGS由重力、定位、姿态、高度传感器及数据采集五个分系统构成，具有快速、高效、精确等特点。     

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。     

渤海湾航空重力及其在海域大地水准面精化中的应用

近海航空重力数据在陆海大地水准面统一中起着重要作用。近3年来,利用我国首套航空重力测量系统(CHAGS)完成了渤海湾地区近20万平方千米的5′×5′格网平均重力异常数据的获取。本文首先介绍了渤海湾地区航空重力测量的概况,给出航空重力测量数据的处理要点;然后,详细讨论了航空重力测量的精度评估方法,其中针对该区域的测线布设特点,提出了"重叠格网比较法"以评估格网平均重力异常的内符合精度。结果表明,对于5′的波长分辨率,交叉点重力异常不符值在抗差后的中误差约为1.5 mGal,重叠格网法获得的5′×5′格网平均重力异常的中误差约为1.6 mGal;5′×5′格网重力异常与卫星测高和船测重力的比较精度优于3.0mGal;由航空重力测量获得的1°×1°格网平均重力异常与GOCE卫星重力位模型的计算值相比较,其系统性差异小于0.5 mGal、中误差约为2.7 mGal。利用航空重力数据后,渤海湾区域大地水准面与16个GPS水准点的比较精度由EGM2008模型的约23 cm提高到约12 cm。     

局部地区布格重力异常的计算

概括了空间重力异常和布格重力异常的计算方法,计算了中安第斯山局部地区的空间重力异常、地形改正和布格重力异常,发现了其在海拔较高地区多为负值。     

航空重力测量的若干具体应用技术

航空重力测量涉及到诸多具体应用技术，如GPS星历的选用、地面GPS基准站的布设、GPS采样率的设定、机载GPS接收机前后天线的比较与综合处理及测线布设等。本文利用某航空重力测量实测数据，对上述具体应用技术进行了分析与研究，并得出了若干初步结论。     

航空重力测量数学模型及其测量精度分析

基于数学和分析力学角度分别推导了航空矢量重力测量的数学模型,得到了一致的模型公式;给出了矢量模型的3个分量形式,其中垂直方向的分量就是标量重力测量的数学模型;简要介绍了我国研制成功的航空标量重力测量系统CHAGS的数据处理的过程,分析了标量重力测量中测线交叉点和重复测线的重力异常的精度;根据实测数据计算的结果表明:测线交叉点重力异常不符值的标准差约为5×10-5ms-2左右,重复测线的内符合精度优于5×10-5ms-2,达到了预期的要求。     

航空重力测量数学模型及其测量精度分析

基于数学和分析力学角度分别推导了航空矢量重力测量的数学模型,得到了一致的模型公式;给出了矢量模型的3个分量形式,其中垂直方向的分量就是标量重力测量的数学模型;简要介绍了我国研制成功的航空标量重力测量系统CHAGS的数据处理的过程,分析了标量重力测量中测线交叉点和重复测线的重力异常的精度;根据实测数据计算的结果表明:测线交叉点重力异常不符值的标准差约为5×10-5ms-2左右,重复测线的内符合精度优于5×10-5ms-2,达到了预期的要求.     

空域最小二乘法用于重力卫星误差分析

重力测量卫星性能不仅与轨道参数、载荷误差、数据分辨率等因素密切相关，也与反演算法有关。传统的分析方法如动力学法、短弧法等用于误差分析，不可避免将算法误差引入分析结果，使得分析结论确定性不足。为解决这一问题，提出了空域最小二乘分析法，用空域格网重力扰动数据替代重力卫星载荷数据反演地球重力场，有效避免了算法误差对于分析结果的影响。分析结果表明，重力卫星在500 km轨道高度、一次数据覆盖条件下，测量重力场最高阶数约为240阶，载荷误差为1×10-10 m·s-2·Hz-1/2水平时，测量重力场最高阶数为136阶，其累积重力异常误差为2.7 mGal，累积大地水准面误差为14 cm。要达到最优测量能力，轨道倾角通常不小于89°。为减小地球引力高频信号对于地球重力场低阶位系数估计值的影响，估计位系数最高阶数需大于240阶。     

海岸带航空重力测量的初步结果及分析

2008年4月至7月，利用航空重力测量系统CHAGS对某海岸地区200km×200km区域进行了重力测量。本文概述了测量情况，介绍了航空重力测量数据处理方法。数据处理结果表明，在中等湍流条件下，交叉点重力异常不符值的标准差为3．0mGal；与卫星测高反演结果相比，5’×5’格网平均重力异常的精度为4．6mGal。     

卫星测高与船载重力测量数据融合的点质量拟合法

以拟合方差最小为准则,通过点质量法拟合船载重力测量数据,得到点质量大小、埋深等参数。回避点质量法数值求解的不稳定性问题,借鉴移去-恢复技术的思路,利用该参数计算船载重力测量点上的重力异常,并将其在测线上的重力异常中扣除,计算出船载重力残差值。以点质量大小、埋深等参数计算卫星测高重力格网点上重力异常,同样得到测高重力残差值。采用加权最小曲率格网化方法,将船载重力残差值与测高重力残差值格网化,进而恢复由点质量大小、埋深等参数计算格网点处的重力异常,实现卫星测高与船载重力测量数据融合。经国际船载重力测量数据检核,融合后的模型较国际船载重力测量数据的平均偏差在1~2 mGal（1 Gal=1×10^-2 m/s²）,标准差约为4 mGal。本文的研究方法可为陆地、海岸带区域的多种重力数据的融合、航空重力及卫星重力的向下延拓等问题提供参考。     

超导重力数据检测到的2011年日本东北大地震(Mw 9.0)震前重力异常及同震重力变化

高精度的超导重力数据已广泛应用于地球动力学的研究,对大地震前重力异常和同震重力变化的探测有助于震源机制和地震预警的研究,同时高精度的同震观测数据可用于断层滑动模型的反演。本文利用日本、中国及欧洲7个超导台站2011年3月的秒采样数据研究日本东北大地震（M_w 9.0）产生的重力变化,经潮汐、气压、漂移等预处理改正后,得到改正后的重力变化。对比同时段日本岛附近发生的2861次M_b≥4级地震,分析滤波后的重力变化数据,排除非主震的影响,发现0.12 Hz≤f≤0.18 Hz频段显示了明显的震前重力异常扰动信息,所有台站在震前89 h均开始出现重力异常扰动,Medicina站的震前最大异常扰动振幅达到28×10^-8 m/s²。另外,利用球形位错理论及地震的CMT解计算得到的地表同震重力变化理论值与超导重力观测值非常接近,同震重力变化绝对值与震中距成反比,近场站点的观测值比远场站点更接近于理论计算值,前者可作为断层反演的约束条件。     

国家水准原点网重力异常影响

介绍了国家水准原点网的情况,概括了水准面不平行改正、空间重力异常、布格重力异常和重力异常改正的计算方法,并利用实测重力值和高程数据进行计算分析,发现该区域重力异常影响极其微小可忽略不计。     

利用InSAR技术分析昆明城区地面沉降对重力异常的影响

首先利用重力归算原理推导高程变化对重力观测值的影响，计算因高程变化导致重力布格异常改正、空间改正和层间改正。然后利用昆明市多年的InSAR影像资料，计算城区地面沉降变化量，在重力数据处理过程中结合InSAR技术得到地表沉降变化量，以及因地质密度变化引起的精确的重力值，进而计算得到该部分变化对昆明地区重力异常的影响情况。本文结合重力异常在地震方面的应用，说明提高重力测量精度在地质灾害中的意义。     

TCM2电子罗盘测姿数据的处理与应用

姿态传感器分系统是航空重力测量系统的主要分系统之一，由4个TCM2电子罗盘构成，用于测定飞机的飞行姿态。本文讨论了TCM2电子罗盘测姿数据的处理方法，利用实测数据分析了姿态角的测定精度，给出了姿态改正的实用计算公式。     

从物理大地测量角度分析重力异常用于重力反演时所存在的误差及其改正

从重力异常△g的原始定义出发，对将其用于反演地球内部密度结构时，本身所存在的不合理性及其造成的误差进行分析和估算，并给出相应的公式。主要内容包括以下3个方面。1．重力异常中所包含的两个界面所造成的物理上的不确定性分析及其所造成的几何差异估计。2．当将实际重力与模型正常重力严格地视作为矢量，传统的重力异常或重力扰动由于未考虑垂线偏差所造成的误差分析和计算。3．对试图以具有确定物理意义的地球物理模型（如PREM）代替大地测量中的正常椭球作为正常场源时，共合理性及存在的问题进行分析，并分析对其对应的正常重力之间的差异进行估算。     

重力场对飞行器制导的影响及海洋重力测线布设

重点围绕远程飞行器飞行轨道控制保障需求,开展了空中扰动引力计算和地面重力异常测量精度指标及海洋重力测量测线布设方案的分析与论证。首先通过解析和简化飞行器导航误差解表达式,定量估计了地球重力场对远程飞行器飞行轨迹的影响,并以一定量值的落点偏差为限定指标,研究论证了空中扰动引力的计算精度要求。在此基础上,通过对地面重力异常截断误差及数据传播误差的估计和分析,研究确定了地面/海面网格平均重力异常的观测分辨率和计算精度指标。以此为依据,提出了相对应的海洋重力测量测线布设方案,并通过数值计算验证了所提方案的合理性和有效性。     

土壤浸湿对重力观测影响的初步分布

本文对武汉测绘科技大学（WTUSM）重力基准点在暴雨后不久引起的观测异常进行了测试和研究，包括对测点附近的土壤在饱和前后的密度，孔隙度等及由此而引起的重力变化进行计算和分析，结果表明，该项效应与雨后相对于天常天气情况下3次观测结果（平均值）的偏离相当接近，文中还对今后的对绝对重力测量中，如何注意土壤浸湿的影响提出了建议。     

利用航空重力确定垂线偏差的精度分析

利用航空重力测量方法可以获得测区的格网平均重力异常，由此，用范宁梅尼兹公式即可计算得到垂线偏差。本文基于大同航空重力测量数据，分析了这种方法的精度。结果表明，垂线偏差的子午和卯酉分量在空中的比较精度分别为0．46”和0．32”；在地面的比较精度分别为0．52”和0．38”。     

海洋重力场特征统计模型计算与分析

海洋重力场特征参数在地球重力场逼近计算和海上测量优化设计中具有重要的应用价值。基于卫星测高重力在海域具有覆盖范围广且分布均匀的独特优势，提出了利用最新卫星测高重力数据集开展海洋重力场特征统计模型计算和分析的研究方案，给出了代表误差和协方差函数模型参数的计算公式，定义并研究了海洋广义布格重力异常的变化特征，提出了等精度和非等精度拟合经验协方差函数的计算模型。利用中国近海及西太平洋海区超过50万个5'×5'方块的1'×1'网格卫星测高重力异常数据，首次计算得到一组有代表性的中国周边海域重力场特征统计模型参数，较好地揭示了海洋重力场有别于陆地重力场的变化特征，利用海面船测重力数据对计算结果进行了可靠性检核，提出了相应的模型参数修正方案和使用建议。