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航空重力异常数据稳定高精度向下延拓方法研究
1
作者 柯宝贵 赵予菲 +2 位作者 徐凡凡 赵翠 李泰航 《地球与行星物理论评(中英文)》 2025年第3期264-277,共14页
航空重力异常向下延拓的本质是求解第一类Fredholm方程,属于不适定性的问题.稳定高精度向下延拓方法一直以来都是该领域的研究热点.为抑制边缘效应和提升计算效率,分别对所用数据进行扩边和快速傅里叶变换处理.为增大向下延拓距离、提... 航空重力异常向下延拓的本质是求解第一类Fredholm方程,属于不适定性的问题.稳定高精度向下延拓方法一直以来都是该领域的研究热点.为抑制边缘效应和提升计算效率,分别对所用数据进行扩边和快速傅里叶变换处理.为增大向下延拓距离、提高稳定性和延拓精度,利用模拟重力异常数据和实测航空重力数据对比分析了积分迭代法、Tikhonov正则化迭代法、Barzilai-Borwein法、迭代最小二乘法和半迭代方法、改进的共轭梯度法向残差法等六种向下延拓方法.结果表明:在数据没有噪声的理想情况下,Barzilai-Borwein法的收敛速度最快,且初始延拓均方误差值低,延拓精度高,优势明显.迭代最小二乘法不够稳定.Tikhonov正则化迭代方法在达到延拓稳定前,经历了误差增加的状态,且初始均方误差值较高,而其余的几种方法延拓效果类似较为一般.在模拟数据中添加噪声后,改进的共轭梯度法向残差法,对噪声的抑制效应最好.且该方法在实际数据向下延拓的过程中,能够实现稳定向下延拓,延拓精度优于其他五种延拓方法. 展开更多
关键词 航空重力数据 向下延拓 频率域 共轭梯度法向残差法 积分迭代法
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超导重力仪研制与固体潮观测
2
作者 张宁 陈高俊 +5 位作者 刘路 董馨 徐琦 邱云涛 陈亮 刘向东 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4493-4502,共10页
超导重力仪是目前世界上分辨率最高、稳定性最好的相对重力仪,是研究固体潮及重力长期变化最理想的观测仪器.本文首先阐述了超导重力仪的基本构成和工作原理,其次详细介绍了自主研制的超导重力仪工程样机及其在工程化研究中取得的成果,... 超导重力仪是目前世界上分辨率最高、稳定性最好的相对重力仪,是研究固体潮及重力长期变化最理想的观测仪器.本文首先阐述了超导重力仪的基本构成和工作原理,其次详细介绍了自主研制的超导重力仪工程样机及其在工程化研究中取得的成果,涵盖了敏感探头单元、"零蒸发"低温单元、环境扰动控制单元和数据采集管理单元.该仪器安装在武汉市引力与固体潮国家重点野外科学观测研究站山洞实验室,通过与绝对重力仪比对测试确定了仪器的格值,并在此基础上进行了3个月以上的固体潮连续观测,观测结果表明仪器在实际使用环境中工作稳定,高质量地记录了重力固体潮和地震信号.继而对超导重力仪的相关性能进行了全面的评估,深入分析了仪器的噪声水平、直接量程、艾伦方差和漂移率等关键性能指标.最后对下一步工作进行了展望,期待在灵敏度提升、环境扰动抑制以及长期稳定性等方面实现新的技术突破,以推动超导重力仪的持续进步与应用拓展. 展开更多
关键词 超导重力仪 固体潮 格值标定 性能测试
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顾及温度效应改正的多星敏感器角速度重建方法
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作者 胡丹怡 吴云龙 +3 位作者 肖云 仇越 吴晓辉 钟玉龙 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1748-1760,共13页
高精度卫星姿态控制是卫星重力数据预处理的重要环节。地球重力场和海洋环流探测(GOCE)卫星搭载的关键荷载星敏感器在低轨运行状态中,不可避免地受到空间环境的温度变化影响,导致星敏感器视轴夹角(IBA)存在2″~14″偏移,直接影响卫星姿... 高精度卫星姿态控制是卫星重力数据预处理的重要环节。地球重力场和海洋环流探测(GOCE)卫星搭载的关键荷载星敏感器在低轨运行状态中,不可避免地受到空间环境的温度变化影响,导致星敏感器视轴夹角(IBA)存在2″~14″偏移,直接影响卫星姿态的精度。定量分析温度效应对卫星姿态的影响,精确测定卫星角速度,是卫星数据预处理流程中的重要环节,直接影响高精度重力梯度分量构建的精度。本文基于GOCE卫星任务的特性,构建了一种多星敏感器联合姿态四元数的温度效应改正方法,包括星敏感器之间的相对姿态偏移量构建为温度相关线性函数,结合星敏感器各轴的精度差异建立加权矩阵,依据最小二乘原理得到最优姿态四元数重建角速度。同时,在原始姿态数据的解算中,构建一种对数四元数Hermite超曲面内插方法进行数据优化处理。研究结果表明,改正后的星敏感器姿态四元数计算出的IBA与参考框架信息对比无明显偏移。且经过温度效应改正后,星敏感器各轴角速度噪声水平大幅下降了约两个量级,精度达到10^(-10 )rad·s^(-1),显著提高了角速度重建的精度,各轴角速度精度保持良好一致性。基于本文方法计算得到的重力梯度迹的功率谱密度,在整个频域内有较为明显的改善。 展开更多
关键词 星敏感器 视轴夹角 姿态四元数 温度效应 Hermite超曲面内插
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确定近海船载重力数据系统偏差的虚拟测线新方法
4
作者 柯宝贵 孙碧娇 +3 位作者 徐凡凡 李泰航 胡瑾鑫 赵翠 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2071-2078,共8页
高精度船载重力数据是海洋地球物理勘探、水下重力辅助导航的关键要素。不同部门、不同时期提供的近海船载重力数据成果相互之间的系统偏差不利于构建全国统一的船载重力测量基础数据集。针对相邻测区无交叉测线但主测线方向一致的数据... 高精度船载重力数据是海洋地球物理勘探、水下重力辅助导航的关键要素。不同部门、不同时期提供的近海船载重力数据成果相互之间的系统偏差不利于构建全国统一的船载重力测量基础数据集。针对相邻测区无交叉测线但主测线方向一致的数据分布情况,在相邻测区主测线交界区,比较测线方向的重力异常差值,确定两区域之间是否存在系统偏差。针对既无交叉测线也无重合区的相邻测区数据分布情况,提出了虚拟点方案,基于相邻测区的重力异常,内插或外推虚拟点的重力异常,通过两者的差值,判断相邻测区的数据是否存在系统偏差。进一步提出了虚拟测线方案,既可判断近海船载重力测量数据是否存在倾斜,也可统一构建无系统偏差的重力异常数据集。研究结果表明,中国近海9个测区中仅调整R2、R5、R6等3个测区的数据,R2测区要整体减少9.0531 mGal,R5测区相对R3测区要整体增加约14.9536 mGal,R6测区相对R3测区要整体减小8.8527 mGal。经优化处理后,全部测区数据相邻测区之间整体偏差优于0.5 mGal,标准差优于3.3 mGal。扣除相邻测区数据之间的系统偏差后所形成的数据集可为国产重力卫星、测高卫星的研究成果提供参考值,也可为国产海洋重力仪测量精度验证、格值标定提供参考。提议在相关的工程建设中可建立贯通中国管辖海域的2~3条海上标准测线,对其进行同船多仪器同时测量,获得参考值。后续开展海上重力调查项目时,调查船沿着标准测线进行测量,用来统一各航次的重力异常成果,尽可能避免不同期、不同船、不同部门的成果出现系统偏差。 展开更多
关键词 虚拟测线 船载重力测量 系统偏差 海洋重力数据 重力辅助导航
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川滇主要地震空区危险性的研究现状及思考
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作者 郑勇 郭汝梦 刘德川 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2024年第11期3375-3402,共28页
川滇地区的鲜水河-小江断裂带和龙门山断裂带上存在多个地震空区,包括鲜水河断裂带上的道孚-石棉空区、安宁河-则木河空区、小江断裂带的部分空区以及汶川-芦山地震间的大邑空区等.其中道孚-石棉段空区和大邑空区的地震危险性受到高度关... 川滇地区的鲜水河-小江断裂带和龙门山断裂带上存在多个地震空区,包括鲜水河断裂带上的道孚-石棉空区、安宁河-则木河空区、小江断裂带的部分空区以及汶川-芦山地震间的大邑空区等.其中道孚-石棉段空区和大邑空区的地震危险性受到高度关注,并存在较大争议.本文对国内外研究者近些年来在这些地区开展的地球物理观测,以及在发震构造、地震活动性、断层闭锁、应力场和地震触发等方面的研究进行了综述,并对目前的争议性观点进行了分析.综合已有的研究,我们认为目前道孚-石棉段空区沿断层走向的运动状态可能存在明显差异,但是由于数据和模型的制约,该区域的发震潜力还没有得到统一性的认识;而大邑地震空区则存在着较大的地震危险性.同时,本文对目前在川滇地区主要地震空区存在的科学问题进行了剖析,对未来在该区域的地震危险性研究进行了展望,提出了结合密集台阵和分布式光纤技术、人工智能和大数据技术、多地球物理场联合反演技术,以及数值模拟技术进行地震空区危险性综合分析的研究思路. 展开更多
关键词 川滇地区 地震空区 危险性 现状 思考
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