从1992年到1998年,LIGS与加拿大Calgary大学合作,对采用三轴平台惯导系统的航空重力测量系统进行了研究和试验(Sinkiewicz J S,等,1997;Ferguson S T,等,2000)。该系统采用俄罗斯生产的航空惯导系统I-21,为了满足重力测量的要求,还专门设计了一个高灵敏度的加速度计。
该类型系统性能好、重量轻、功耗小、使用方便。由于将三轴正交的加速度计固连于机体上,可用于测量重力加速度矢量(比力);DGPS测量飞机运动加速度,用于改正飞机运动加速度对重力测量的干扰影响。因此,该类系统不仅可做重力标量测量,也可做重力矢量测量。
按照物理平台的类型,基于物理平台的航空重力测量系统又分为两轴稳定平台航空重力测量系统和三轴稳定平台航空重力测量系统。这种类型的航空重力测量只能作为标量测量。
年美国空军测试用该重力仪进行航空测量的可能性,并于1965年生产出了世界上第一台带动态稳定平台的重力仪(Lacoste L,Clarkson N,1967)。
1、年12月在法国和瑞士的阿尔卑斯完成了1×104km的航空重力测量任务(La Coste L等,1982;Hammer,1983;Brozena J M,等,1984,1988;Kingele E E等,1996),2002年研制出两轴阻尼惯性稳定平台Ⅱ型海空重力仪(如图4-2-1)(Verdun J,等,2002;Verdun J,等,2003,2005)。
2、内容概述 Microg-Lacoste公司2002年研制出两轴阻尼惯性稳定平台L&RⅡ型航空重力仪(图1),并在2005年进行了升级,研制出两轴阻尼惯性稳定平台 TAGS 航空重力测量系统(图2),且完成了飞行测试,内符合精度达到0.93mGal,异常半波长分辨率为0km。
3、这不仅大大地提高了航空重力测量的精度,而且提高了航空重力抗击气流影响的能力;同时平台系统有效地隔离了飞机上各种干扰对重力测量的影响,有效地减小了重力传感器的测程范围。
4、常规的两轴阻尼稳定平台式航空重力标量测量系统主要包括两部分,其一是航空重力仪,用于测量总的加速度,即重力加速度与飞机平台产生的运动加速度之和;其二是GPS定位系统,用于确定平台运动加速度;重力加速度则由两者的差值确定。
时域法主要包括四种类型:(1)Kaula线性摄动法[6],仅适合于求解低阶地球重力场且计算精度较低。(2)加速度法[7],优点是基于数值微分原理有利于提高中高频地球重力场的感测精度;缺点是在差分掉双星共同误差的同时,也差分掉了部分地球重力场的低频信号,因此降低了重力场长波信号的灵敏度。
在这个椭圆轨道上,人造卫星所受到的地球引力和卫星运动的角速度是相互平衡的,若椭圆的长轴是a,人造卫星公转的周期为T,则由平衡条件所得a3(2n/T)2:GM:3 986×1014米3/秒2。式中:M为地球质量;G为万有引力常量;2n/T=W为卫星绕轨道旋转的平均角速度。
人造卫星在空中不受重力作用,但是受地球的吸引力,就是万有引力。
利用卫星重力资料将使确定地球重力场和大地水准面的精度提高一个数量级以上,还可测定高精度的时变重力场。
卫星重力梯度数据的格网化处理是将归算到平,数据归算的径向改正方法。通过模拟计算对几种卫星重力上的均轨道球面上的离散梯度观测值。通过插值方法使用常用的格网化方法处理卫星重力数据。
对重力异常进行转换和处理的方法大体上可分为两类,一类是空间域的方法,另一类是频率域的方法。
安装加拿大Geosoft公司的Oasis Montaj平台软件系统。2)装载GT-1AGravity航空重力数据处理模块。3)安装相关专业软件系统。4)测网设计的航迹线数据。5)DGPS基站位置数据,前校、后校重力基准点位置及重力数据。6)数据下载。将原始收录的数据下载拷贝到计算机中,包括航空重力测量数据和差分GPS数据。
为了得到更好的海洋大地水准面和重力场资料,欧空局发射了ERS-1 卫星和美国/法国联合发射了TOPEX/POSEIDON卫星。GEOSAT/GM任务的结果证实它能提供尺度大于10km的所有海底地壳特征。
统计表明,卫星测高重力数据比海洋船测重力数据平均高67×10-5m/s2,均方根误差为±57×10-5m/s2;选取单测线的海洋重力船测与卫星测高重力数据进行对比(图2-2),两者吻合程度较好。
卫星的输出功率为1550W,数传系统采用X频段下行,速率20Mbps,存储器容量达到120Gbits。雷达高度计、微波散射计和扫描微波辐射计分别用于测量海洋基本参数、全球风场和温度等,校正微波辐射计则用于大气校正。这些数据对海洋环境监测、资源管理、权益维护以及科学研究具有关键作用。
测量方法主要包括海洋地震测量、海洋重力测量、海洋磁力测量、海底热流测量、海洋电法测量和海洋放射性测量。因海洋水体存在,须用海洋调查船和专门的测量仪器进行快速的连续观测,一船多用,综合考察。基本测量方式 包括:路线测量。即剖面测量。了解海区的地质构造和地球物理场基本特征。面积测量。
航空重力数据处理主要包括对野外预处理获得的原始航空自由空间重力异常数据进行的坐标投影转换、数据编辑整理、数据调平处理、数据噪声处理、地形改正处理、基础图件编制、数据质量评价等,见流程图7-2-1(郭志宏等,2007;周锡华等,2007)。
GT-1A航空重力数据预处理工作包括几个主要步骤:惯导与DGPS数据解算、数据质量统计控制、测线自由空间重力异常计算、测量工作量和飞行高度以及偏航距统计。
因此,GT-1 A航空重力数据预处理前需要做的准备工作包括:1)安装加拿大Geosoft公司的Oasis Montaj平台软件系统。2)装载GT-1AGravity航空重力数据处理模块。3)安装相关专业软件系统。4)测网设计的航迹线数据。5)DGPS基站位置数据,前校、后校重力基准点位置及重力数据。6)数据下载。
航空重力数据处理软件和相应数据库管理软件完成重力数据的处理。生产厂商均开发了与之配套的重力数据处理软件,比如GT-1A是由航空重力数据处理软件(MSU)和Geosoft软件完成重力数据的处理,使用Waypoint6软件完成GPS数据位置和速度解算质量控制。