利用卫星重力确定局部大地水准面及其在地球物理解释中的应用

摘要

本文针对目前地面重力数据分布不均,而卫星重力数据的精度和分辨率不断提高这一现状,以湖南地区为例,分三个部分详细地研究了卫星重力在确定大地水准面以及在地球物理解释中的应用这两方面的内容,并对相关的原理和方法进行了介绍。其主要内容及结论如下:
　　 1.比较研究了EGM08,EGM96,GGM02等几种地球重力位模型确定局部大地水准面的精度。首先分析了它们的阶方差；为得到各模型中长波分量和短波分量的精度,利用研究区域内GPS水准数据分别对所选模型120阶和360阶计算得到的大地水准面高进行了比较；又考虑到地形和实测重力数据缺失对大地水准面的影响,把研究区域粗略地划分为平原和山地丘陵两部分,并比较了两个地区内参考点上模型计算值的精度；最后利用最小二乘原理对模型计算值进行了拟合改正。研究结果表明,EGM08计算得到的研究区大地水准面是这几个模型中精度最高的。
　　 2.在没有地面重力数据的情况下,利用目前Sandwell D T等公布的最新V18.1全球1′×1′重力异常作为局部重力异常数据,分别以360阶EGM96模型和EGM08模型作为参考场,利用“移去-恢复”法计算了研究区域1′×1′大地水准面,探讨了利用该卫星重力异常计算大地水准面的精度。结果表明,该卫星重力异常计算得到的大地水准面具有较高的精度；在今后的大地水准面计算中,可与实测地面重力数据相结合或者在地面重力空白区作为一种替代的重力数据。
　　 3.利用第2部分使用的卫星重力计算了研究区的重力大地水准面和计算布格重力异常。由于两种数据对深部和浅部场源信息的不同敏感度,除对它们进行了综合分析之外,又用点质量模型法对重力大地水准面进行了长波分量分离处理,得到代表不同深度异常信息的剩余大地水准面；对计算布格重力异常进行了位场切割分离、向下延拓积分-迭代法以及视密度反演,得到代表不同深度的剩余重力异常和视密度异常。根据这些数据,结合其他的地球物理资料对研究区进行了详细的地球物理解释。结果证明了卫星重力在地球物理解释中的可行性。