球冠谐和分析算法及其在中国大陆航磁异常分析中的应用

本文简要介绍了球冠谐和分析算法的原理，并利用它计算我国大陆航磁异常不同阶次的球冠谐和函数，形成图件。结合大地构造理论对其主要有关图件进行了分析。

2005.0年代中国地区地磁场及其长期变化球冠谐和分析

国家地磁图作为描述一个国家领域内地磁场空间分布的基础科技产品,其选用的模型计算方法应准确合理地反映标准年代上地磁场空间分布及未来5年的地磁场长期变化趋势.本文应用球冠谐和(SCH)方法,对中国地区1119个野外地磁测点和36个地磁台的观测数据进行了计算,获得了2005.0标准地磁年代中国地区地磁正常场及其异常场空间分布,建立了2005～2010年中国地区地磁场长期变化球冠谐和模型.结果表明,IGRF描述的中国地区地磁场偏差幅度约为5′(D、I)或100 nT(F),由于新的、空间分辨率更高的地磁测量数据参与计算,球冠谐和方法描述的2005.0地磁图能较IGRF更细致地描述地磁场的空间分布,具备稳定运用在中国地磁图的编制出版工作中的能力.

中国地区地磁场的球冠谐和分析

本文根据中国及其邻近地区的地磁三分量绝对测量资料,利用球冠谐和分析方法,计算出中国地区地磁剩余场的冠谐模型,地磁剩余场△X,△Y,△Z的模型均方根偏差分别为106.9,89.7,137.6 nT.提出由地磁场的国际参考地磁场和地磁剩余场的冠谐模型组成的联合模型作为中国参考地磁场的模型,它能较好地表示中国地磁场的分布.以地磁场的联合模型为正常背景场,计算出三分量磁异常的冠谐模型,并分析了磁异常的基本特征,它将为深入研究中国岩石层结构提供新证据.

边界点选取对蒙古地磁场球冠谐和模型精度的影响

中国地震局地球物理研究所与蒙古科学院天文与地球物理研究中心于2011—2012年合作开展了蒙古119个野外地磁测点的测量工作.本文利用蒙古119个测点准确可靠的地磁数据,分别加上9组边界点EMM2010模型计算值,得到了蒙古2010.0年代地磁异常场的9个球冠谐和模型;给出了地磁异常场北向分量ΔX、东向分量ΔY和垂向分量ΔZ的等值线分布图,并比较分析了这9个模型的异同;同时计算了119个测点的地磁测量值与模型计算值之差的均方根误差σ,以σ为指标来表征这9个模型的精度,由此定量评价了边界点选取对模型精度的影响.结果表明,适当引入边界点能够提高模型精度,而远离测区3°—5°的均匀边界点也能起到改善模型精度的作用.因此在实际建模时,应当在计算区域边界引入适当的边界点,以改善地磁模型的精度.

扰动重力梯度的球冠谐分析建模

从球冠谐理论出发,详细推导了球冠坐标系下扰动重力梯度的无奇异性计算公式。基于Tikhonov正则化方法,利用GOCE卫星实际观测数据解算局部重力场球冠谐模型。数值计算表明,基于扰动重力梯度的球冠谐分析建模方法能够有效地恢复局部重力场中的短波信号,与GO_CONS_GCF_2_DIR_R5模型的差异在±0.3×10^(-5) m/s^2水平。

地球重力场球冠谐模型的分层构造和分析

根据球冠谐系数与点质量模型的关系,提出一种基于多层点质量模型分层构造球冠谐系数的方法。以32°N^34°N,102°E^104°E为计算区域,利用EGM2008模型和实测观测值构造三层球冠谐模型系数,逼近该区域的重力异常场。结果表明,使用本方法构造的球冠谐模型和实测观测值的误差平均值小于0.5×10-5ms-2,当拟合区域的球冠半角为0.71°时,模型的内符合精度为±4.65×10-5ms-2。

2010.0年中国及邻近地区地磁场

本文通过对中国地区地磁场的球冠谐和分析和曲面样条分析,建立了2010.0年代的"中国地磁参考场球冠谐和模型"和"中国地磁参考场曲面样条模型".得到如下结论:"2010.0年代中国地磁参考场球冠谐和模型"描述的各地磁要素空间分布与"2005.0年代中国地磁参考场球冠谐和模型"较相似,但局部略有变化.比如对于磁偏角D和东向分量Y大致可理解为负值区域增强;磁倾角I在我国华北、华南和东北大部大面积正异常区消失了,但在我国西北部大面积的负异常区仍然维持;总强度F和垂直分量Z整体的负异常分布仍然维持,新疆西部局部地区和东南沿海地区局部的正异常分布则略有变化;变化最大的是水平分量H和北向分量X的空间分布,在2010.0年代,东南地区出现了大范围的正异常区,而且在中国北部出现了一条东西条带状的正异常区,似乎可认为是2005.0年代存在于太平洋的正异常区向西移动扩大的结果."2010.0中国地磁参考场曲面样条模型"描述的磁偏角D和东向分量Y相对较为曲折,最显著的异常位于蒙古境内,其次为滇东北地区、东北及华北大部、新疆等地区;磁倾角I和垂直分量Z相对较为平缓,最显著的异常存在于蒙古境内,其次的异常在内蒙满洲里附近;总强度F、水平分量H和北向分量X最为显著的异常位于满洲里附近,其次的主要异常区位于新疆地区、京津附近、滇东北地区.

2010.0年代蒙古地区岩石磁异常

采用2011~2012年期间在蒙古国境内地磁测量得到的119点地磁数据,利用以球冠谐和和曲面样条方法得到的蒙古地区地磁场数值为基础数据,获得了2010.0年代蒙古地区岩石磁异常的空间分布,对蒙古地区岩石磁异常的空间分布进行了研究。结果表明,蒙古地区的岩石磁异常表现出东西差异,异常幅度在西部较大东部较小。蒙古西部南边界处表现为类弧形结构和贝加尔—乌兰巴托条带结构为蒙古地区较为显著的磁异常结构。

计算震磁背景场的数学方法

如何计算地磁场 (或地磁剩余场 )及其长期变化的趋势变化 ,是提取震磁异常的关键。文章简要介绍了计算震磁背景场的数学方法 :多项式方法、球冠谐和分析方法。

区域地磁场时空变化特征及模型研究

基于时-空高分辨率的地磁数据，分析其描述的地磁场的时间一空间分布形态，选取合适的区域地磁场分析方法，提取区域地磁场的时间一空间变化特征，并建立高精度的区域磁场模型，以期为地震研究、地质构造研究、地球深部研究、矿产勘探、航空航天、通信导航等诸多科学领域和民用领域提供基础的、准确的、可信的中国地区地磁数据，是本论文的主要研究目的及意义。