一种确定大地水准面重力位漂移δW的方法

理论上,大地水准面上的重力位常数W0决定了大地水准面的形状及大小。源于大地水准面重力位W0的系统误差将直接导致大地水准面的漂移,如何精确确定W0一直是大地测量学家极为感兴趣的问题。本文基于虚拟压缩恢复法,提出了一种不同于传统的确定大地水准面重力位漂移δW的方法。

重力位三阶梯度张量异常的波数域转换计算及其DEXP定量解释方法

现在的仪器测量技术还不能直接测量重力位三阶梯度张量,本文提供了一种基于重力异常及重力梯度张量数据的重力位三阶梯度张量波数域转换计算方法。为验证计算方法的正确性,文中计算了三维模型重力位三阶梯度张量异常,并将重力位三阶梯度张量波数域转换结果和模型正演结果进行对比,结果表明所采用的波数域转换方法是可行的,并且相对于重力异常数据,基于重力梯度张量数据的波数域转换结果精度更高,其均方根误差不超过1 pMKS。此外,基于Vinton盐丘区实测数据利用波数域转换方法得到该地区的重力三阶梯度张量数据,并将其用于DEXP方法的数据解释中,所得的深度以及边界结果与前人的研究结果相符合。

利用地球重力位模型计算重力和重力梯度

高阶高精度地球重力场模型具有广泛的用途。本文利用地球重力位模型计算重力和重力梯度在应用中很有实用阶值,同时也是计算重力场其它量的关键。利用伪局部笛卡尔坐标与球坐标的关系计算了重力与重力梯度在伪局部笛卡尔坐标系下的分量;利用张量变换的原理给出了已知重力与重力梯度在某一坐标系下的分量求它们在另一坐标系下分量的方法,并具体给出了重力与重力梯度在局部笛卡儿坐标系下的分量计算公式,同时还给出计算重力场五参量与垂线偏差的计算公式,本研究推进了地球重力场的可视化进程。

重力位谱分析及重力异常导数换算新方法——余弦变换

为了提高重力异常导数换算的精度，真实有效地反映地质体的异常特征，提出用余弦变换计算异常导数的新方法．给出并证明了两个定理，利用它们推导出重力位余弦谱一般表达式以及重力异常各阶导数计算公式，建立了位场余弦谱分析理论．模型实验中发现，用Fourier变换计算的一阶导数与理论导数偏差很大，而余弦变换计算的导数与理论异常导数拟合效果非常好，除边界几个数据因重力异常的有限截断产生的吉布斯效应残留使误差较大外：数据的计算精度均很高，误差为一0．09％-5％．

重力位余弦变换谱基本特征

为获得重力异常余弦变换谱的通式,提出并证明了3个定理;利用它们推导了点质量和直立矩形柱体的重力异常余弦变换谱理论公式,同时给出了重力异常余弦变换谱通式。分析了点质量和直立矩形柱体重力异常余弦变换谱的基本特征:点质量二维余弦变换谱等值线呈1/4同心圆形状,等值线随着波数的增大而变稀;直立矩形柱体谱出现了周期性变化的零等值线,该等值线将非零等值线划分为a×b个矩形区域,而且等值线值在各矩形型区域中正负交替变化,随着波数的增大,不同的矩型域中等值线值呈e指数衰减特征。

GRACE/GOCE扩展重力场模型确定我国1985高程基准重力位的精度分析

高精度高程基准重力位的确定往往依赖于高精度全球重力场模型,其对全球和区域高程基准的高精度统一非常关键,GRACE、GOCE卫星重力计划极大地提高了全球重力场模型中长波的精度.本文首先对GRACE/GOCE卫星重力场模型的内符合和外符合精度进行讨论分析,结果说明卫星重力模型的截断误差影响可达到分米级水平,在确定高程基准重力位时该影响不可忽略.利用EGM2008模型扩展GRACE/GOCE卫星重力场模型至2190阶,可有效减弱卫星重力模型的截断误差影响,但不同模型扩展时的最优拼接阶次不同,其中DIR-1、DIR-5模型对应的最优拼接阶次分别为180阶和220阶,以GPS水准数据检验,扩展模型在中国区域的精度均优于18cm.最后,基于最优拼接阶次获得的扩展重力场模型对我国1985高程基准重力位进行了估计,DIR-5和TIM-5模型对应数值分别为62636853.47m^2·s^-2和62636853.49m^2·s^-2,精度均为1.51m^2·s^-2;发现在中国区域模型大地水准面与GPS/水准数据的差值存在微弱的系统性倾斜,东西向倾斜约为9cm,南北向倾斜约为1.4cm,考虑倾斜改正后基于DIR-5和TIM-5模型估计我国1985高程基准重力位的精度提高了0.16m^2·s^-2.

重力位模型和GPS／水准数据确定区域似大地水准面

为了有效的利用GPS观测的高程信息,实现GPS观测值中的椭球高向正常高转化,采用EGM96和EIGEN-CG01C重力位模型和某区域的GPS/水准观测数据,应用几何方法确定了该区域1.5′×1.5′分辨率的似大地水准面格网数值模型。该似大地水准面模型内插高程异常与实测GPS/水准点的高程异常进行比较,内符合精度和外符合精度均优于0.040米。表明在地形平坦地区,用平均点间距为10KM的GPS/水准点成果,可以确定厘米级的似大地水准面模型,结合GPS观测成果可以取代四等及以下几何水准测量。

论相对论重力位及相对论大地水准面

讨论了相对论意义下的重力位及大地水准面,指出了等时率大地水准面的缺陷,建议今后采用等频面及等频大地水准面的概念,给出了等频大地水准面与经典大地水准面的差异,同时给出了等频大地水准面的近似表达式。

GPS重力位水准

提出了一种测定海拔高的方法——GPS重力位水准,阐述了其原理、算法和误差源以及用GPS水准数据和EIGEN-CG03C地球引力位模型进行的试验验证。结果表明,用GPS重力位水准测定海拔高程的精度可以达到0.5m,测定海拔高差的精度在长达数十千米的距离可优于10cm。地球引力位模型误差是确定海拔高程的主要误差源,GPS测定的大地高高差误差是近距离上确定海拔高高差精度的限制因素。GPS重力位水准有助于高程测量的现代化。

1976年唐山地震前的重力位二次微商变化

本文介绍了唐山大地震前在北京通县西集地震台用扭秤观测到的重力位二次微商变化。这个资料与唐山地震前的重力异常符合得比较好。扭秤测量精度较高,仪器性能稳定,两秤臂的一致性好,它对唐山地震前观测到的重力异常是一个很好的旁证和补充。说明唐山地震前的重力变化,尤其是1975年的加速上升和临震前的重力下降是可信的。西集台第一次观测到与地震孕育过程有关的重力位二次微商异常,这对研究唐山地震的前兆,特别是重力场的变化原因是很有益的。

孕震过程中重力位、重力、重力梯度变化的数值模拟研究

简要介绍了为探索和解释地震前后重力变化的各种孕震模式 ,推导了由孕震引起的密度变化和位移与地面重力位、重力、重力梯度之间的变化关系。摸拟计算了孕震位移和密度变化引起的重力位、重力、重力梯度变化的空间分布并分析了重力位、重力、重力梯度变化的空间分布特征。与此同时 ,采用广义司托克斯云积分和有限差分方法对云南丽江 7.0级地震前重力位、重力、重力水平梯度进行了计算。结果表明 ,强震前重力位、重力、重力梯度有其自身的变化特征 ,这对预测强震有实际意义。

基于水平方向解析信号的均衡重力位场边界识别方法

边界识别技术是位场数据解释中一项基本的工作,现有的边界识别方法多存在边界识别结果发散和不能均衡深浅地质体异常的缺点.目前一些均衡边界识别方法会因正负异常同时存在而引起额外的错误边界或者存在人为主观因素去除错误边界信息的缺点.本文充分利用重力位场张量梯度的多信息成分,提出利用水平方向解析信号及其垂向导数与传统的均衡边界识别方法做结合的方式定义新的探测边界的方法.通过理论模型试验证明新方法同传统方法相比,能够更加清晰、准确的圈定出深浅地质体的边界.最后将新的边界识别方法应用到实测重力异常数据解释中,取得了良好的边界识别结果并能够发现更多的构造细节.

大地水准面重力位的确定

利用重力位差法和延拓法两种方法推导了大地水准面重力位耽的计算公式，利用全球平均海面高模型DNSC08MSS、全球海面地形模型DNSC08MDT、全球海洋重力场DNSC08GRA以及EGM2008重力场模型开展了确定大地水准面重力位W0的实验。在计算中，将全球北纬80°-南纬80°的海洋区域数据格网化为5°分辨率；在此基础上，以平均海平面的格网中心点为计算点，通过剔除粗差及数据处理，利用重力位差法获得的W0值为=62636857．28±0．32m2／s2，延拓法获得的W0值为62636857．83±0．31m2／s2。

重力位几何参数与点位应变参数之间的关系

重力空间与几何空间有着密切的联系。本文首先将拉格朗日应变张量引入几何位移场，借助点位几何向量与重力向量之间的局部可逆定理，建立了重力位二阶梯度与点位几何应变之间的一般关系式；特别是依据一个已知的正常椭球，我们得到了实际重力位曲率参数、正常椭球曲率参数以及扰动位引起的点位应变参数之间的简单关系。这些关系式，在大地测量研究中有着许多潜在的应用，尤其在与扰动位和水准面有关的变形分析方面，以及在时变重力位与时变大地水准面变形的分析方面。

GFZ的第一个GRACE地球重力位模型

德国地学研究中心GFZ(GeoForschungsZen-trum Potsdam)于2003年7月25公布了第一个GRACE(Gravity Recovery and Climate Experi-ment)地球重力位模型EIGEN-GRACE01S(Euro-pean Improved Gravity model of the Earth by Newtechniques)。该模型在半波长1000km的精度至少是最新的CHAMP(GFZ’S CHAllenging Minisa-tellite Payload Mission)模型的5倍。在CHAMP和GRACE卫星计划之前,地球重力场的长波信息的获取主要依赖于对人造地球卫星的跟踪测量,通常只能得到1000km或更长波长的信息。而仅利用卫星跟踪数据很难得到地球重力场的短波信息。因此,地球重力位模型的中、短波分量需由航空重力测量、海洋重力测量或地面重力测量得到。

小波二维分解与NVDR-THDR技术在太原盆地 重力位场中的应用

重力位场是地下多个不同密度的地质体所产生的场的叠加,太原盆地由于覆盖层较厚,基底断裂构造复杂,单一的位场信息提取技术不能达到划分太原盆地构造断裂、确定覆盖层厚度及基岩埋深的目标要求。笔者通过综合应用小波分解细节变换功率谱研究及利用归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)技术对太原盆地1∶5万布格重力异常信息的提取,认为小波分解细节变换技术对确定太原盆地覆盖层厚度及基岩埋深有较大的帮助,得出太原盆地中心覆盖层埋深大于3 km的结论;认为NVDR-THDR技术对太原盆地重力位场中断裂构造的识别能够取得较好的效果,圈定断裂构造18条。

联合重力位模型和地形数据的航空重力向下延拓方法

本文基于重力位模型和地形数据,利用差分延拓法实现了山西某实验区航空重力测量数据的向下延拓。实验结果表明:(1)与EGM2008重力位模型截断阶数取180阶的延拓结果相比,截断阶数取2160阶的延拓结果精度更高,这是由于EGM2008重力位模型的中高阶位系数主要来自于地形数据。因此,考虑地形数据的影响可以提高向下延拓结果的精度;(2)引入地形数据后,由于重力位模型截断阶数取2160阶的向下延拓重复计算了地形数据的影响,因此延拓结果精度较低,而重力位模型截断阶数取180阶的向下延拓则更加合理,延拓结果精度更高、计算速度也更快。

低重力位血肿穿刺定向引流治疗高血压性脑出血

目的探讨低重力位血肿穿刺定向引流治疗高血压性脑出血的方法和疗效。方法回顾性分析56例高血压性脑出血病人的临床资料，均行16排螺旋CT扫描，确定平卧位时血肿低重力部位和皮肤穿刺定位点，采用单孔定向血肿引流管进行反重力方向定向引流。结果所有病人置管位置及方向与术前设计均吻合。脑内血肿充分引流55例，因颅内再次出血行开颅手术1例。拔管时间为术后2-5d，平均3-8d；病人平均住院15．6d。术后随访1-6个月，GOS评分5分12例，4分27例，3分16例，2分1例。结论使用血肿定向引流管行低重力位定向引流治疗高血压性脑出血是一种有效、便捷、安全的治疗方法。

矩形棱柱体重力位三阶梯度张量正演计算公式

基于位场理论推导出矩形棱柱体重力位三阶梯度张量正演计算的解析公式,采用理论模型对比解析公式与重力位二阶梯度张量中心差分的计算结果,并以是否满足拉普拉斯方程作为检验标准,对推导公式的正确性进行验证。

重力位三阶梯度张量及其勘探能力初步分析

在重力位三阶梯度张量基本原理的基础上,给出均匀球体重力位零阶至三阶梯度张量的解析表达式,结合理论分析与模型实验,对比各阶梯度张量对场源参数(质量与埋深、水平位置与几何形状)的敏感性。结果表明,重力位三阶梯度张量随场源与观测点之间距离的增大衰减最快。重力曲率张量具有如下特征:对场源埋深变化具有最高的敏感性;对浅部的剩余质量探测能力最强,对深部的剩余质量探测能力最弱;对场源的水平分辨能力及几何形态的区分能力随场源埋深的增大而减小,但重力曲率张量的分辨能力最强;三阶梯度张量的独立元素个数最多,场空间分布形态的类型也最多样,在相同测点分布情况下能够捕获更多的场与场源信息,尤其是重力场的短波成分与浅部的剩余质量。