基于SRBFs和RTM技术的高分辨率区域全张量重力梯度场建模研究

Gravity gradient data can finely delineate the distribution characters of underground shallow geologic structures with higher spatial resolution and richer high-frequency information relative to traditional gravity data, resulting in extensive access to applications in resource exploration, geodesy, geophysics and national defense. With the development of domestic gravity gradient technology, research on the high resolution regional full tensor gravity gradient field modeling and application is proposed in this project by using jointly the spherical harmonics, band-limited spherical radial basis functions (SRBFs) and residual terrain model (RTM) techniques based on EIGEN-6C4, ground gravity anomalies and high precision DEM data. The model is compared with the gravity gradient measurements of McFaulds Lake area in Ontario, Canada, and the influences of range, resolution and accuracy of the DEM on the model are investigated as well. It is advantage to the experiences accumulation for future tests of domestic gravity gradiometry systems and for the study of high-precision terrain correction in gravity gradient data processing.

重力梯度数据相对于传统重力数据能够以更高的空间分辨率和更丰富的高频信息量对地下浅层构造分布进行精细反映，从而在资源勘探、大地测量、地球物理和国防建设中获得广泛应用。随着我国重力梯度技术的向前发展，本项目拟基于EIGEN-6C4地球重力场模型、地面重力异常数据和高精度DEM数据，对联合球谐-带限球面径向基函数（SRBFs）和剩余地形模型（RTM）技术进行高分辨率区域全张量重力梯度场建模的解算策略展开研究，并将建模结果与加拿大安大略省麦克福德湖地区（McFaulds Lake area, Ontario, Canada）实测区域重力梯度场数据进行比对验证，分析地形解算范围、地形数据分辨率及其高程精度等因素对构建模型的误差影响。这能够为未来我国重力梯度测量系统测试实验及重力梯度数据处理中高精度地形改正研究积累经验。

重力梯度数据相对于传统重力数据能够以更高的空间分辨率和更丰富的高频信息量对地下浅层构造分布进行精细反映，从而在资源勘探、大地测量、地球物理和国防建设中获得广泛应用。本项目按计划基于EIGEN-6C4（或EGM2008）地球重力场模型、航空重力扰动数据、地面重力异常数据和SRTM（或ETOPO1）地形高程数据，对联合球面径向基函数和剩余地形模型技术进行高分辨率区域全张量重力梯度场建模的解算策略展开研究，在国内陕西省与内蒙古交界处的毛乌素测区构建了区域重力梯度全张量模型，并进行了不同解算方案内符合精度比较研究，通过分析发现，全球重力位模型对区域梯度场构建的贡献较小，区域梯度信号主要由区域重力数据和地形数据来贡献，得到的内符合精度已经达到了2E以内，小于部分国外主流航空重力梯度测量系统相关技术指标。利用频谱域算法，基于完全布格重力异常数据解算了加拿大安大略省麦克福德湖地区的重力梯度全张量模型，并将建模结果与该地区实测区域重力梯度场数据进行比对验证，结果显示，我们的模型梯度各分量幅值及其径向平均功率谱密度与实测数据变化趋势基本一致，考虑到重力数据与梯度数据的不同频谱敏感性，该结果验证了本项目算法的可靠性和准确性。最后，更进一步，我们将本项目方法构建的区域重力梯度场模型应用于新疆东天山地区的线型地质构造识别及解释中，并将解算结果与研究区域不同年代确定的地表断层和河流分布进行了对比研究，比较结果说明了利用重力梯度进行区域断层识别具有一定的优越性，是遥感解译及地面断层探测方法的有效补充。

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