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。     

航空重力测量方法及试验研究

航空重力测量是一种恢复中高频段地球重力场的有效手段,可以在任意区域快速经济地获取高精度、大面积、高分辨率的重力场数据,在大地测量、资源勘探以及军事等领域发挥了重要作用。为了发展我国新一代的航空重力测量系统,本文首先对航空重力测量的发展历史和相关理论作了系统的回顾,之后针对航空重力测量数据处理的若干关键技术问题进行了深入的研究,主要研究工作如下:(1)利用航空重力测量误差方程分别从位置、速度、     

顾及误差频谱特性的CHZ重力仪航空应用研究

给出了航空重力测量误差频域分析的方法,利用功率谱密度从频域分析了航空标量重力测量系统恢复重力场的能力及影响因素。介绍了CHZ重力仪的主要特点,并利用实测空中重力异常数据及机载GPS动态加速度数据,结合航空重力测量的频谱范围,分析了CHZ重力仪在不同阻尼系数下的动态性能。计算结果表明,采用合适的阻尼系数,CHZ重力仪能够被用于固定翼飞机的航空重力测量。     

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。     

航空重力测量副测线间距对测量精度的影响

计算了山区和平坦地区2种不同类型的航空重力测量数据在设置不同副测线间距时对测量精度的影响,计算结果表明:适当放宽副测线间距对航空重力测量精度无明显损失,仍可满足《航空重力测量作业规范》中对航空重力测量的精度要求,结论对航空重力测量作业生产具有一定的参考价值。     

航空重力测量技术及其应用

近十几年来,航空重力测量技术的研究和应用日趋活跃,业已成为地球重力场研究中最为热门的领域之一。本文介绍了国外航空重力测量技术及其应用情况,概述了我国首套航空重力测量系统CHAGS的试验、作业和应用现状,对航空重力测量发展趋势作了展望。     

海域航空重力测量数据向下延拓的实用方法

针对航空重力测量向下延拓过程固有的不确定性,根据海域重力场的变化特点和现有技术条件,分别提出了利用卫星测高重力向上延拓和超高阶位模型(EGM2008)直接计算延拓改正数,从而实现航空重力测量向下延拓归算的两种实用方法,联合使用卫星测高、海面船测和航空重力测量数据进行了实际数值计算和精度评估,验证了新方法的有效性。     

航空重力数据的预滤波处理

通过对厄特弗斯改正和水平加速度改正的对比分析,讨论了航空重力测量中水平加速度的预滤波处理;在理论上分析了模型计算过程中各分量的频谱变化,提出了基于减震系统确定预滤波尺度的方法.所得到的结果与根据平台倾角频谱特性确定的尺度是相当的.实测数据计算表明,精确确定航空重力数据预滤波的尺度能够进一步提高数据处理的精度.     

水文气象因素对中国北疆流动重力变化的影响

水文气象因素引起的重力变化是影响地震重力变化成果解释的重要因素。以中国北疆地区为研究区域,借助全球陆地数据同化系统（global land data assimilation systems,GLDAS）全球水文模型数据、大气模型数据,计算2016-01—2017-12时段内水文气象因素对研究区域的重力影响。计算结果表明,陆地水影响的年变化为1.3 μGal,两期陆地水影响空间分布的差异低于1 μGal;大气影响的年变化为8 μGal,两期大气影响空间分布的差异达到6 μGal。利用2016-04、2016-08和2017-06三期流动重力测量数据,对比扣除水文气象因素前后的重力变化,可以看出,在中国北疆流动重力数据处理中,大尺度水文因素可以不予考虑,气象因素应予考虑。同时,为更好分析流动重力变化,建议流动重力测量过程中同时开展测点附近的土壤湿度、大气气压等观测。     

航空重力测量在近海区域的精度评估与分析

利用泊松积分法和点质量法对澳大利亚West Arnhem Land区域的航空重力测量数据进行了精度评估,两种方法得到精度结果基本一致,评估结果表明GT-1A测量系统2′分辨率数据的测量精度优于3×10-5 m/s2,5′分辨率数据的测量精度优于2×10-5 m/s2。利用交叉点平差和泊松积分法、点质量法对渤海区域的航空重力测量进行了内部交叉点平差和外部精度评估,结果表明,内部评估精度与外部评估精度存在一定的差异,以外部评估为准则,CHAGS测量系统在渤海区域5′分辨率的航空重力数据精度优于3.5×10-5 m/s2。综合国内外试验情况分析得到,在近海区域,航空重力数据的分辨率和精度受测量仪器的性能而不同,整体上对于5′分辨率数据而言,可以达到或优于3×10-5 m/s2的精度。